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全球首例3D打印完整心臟問世,“心病”有救了?

2019-04-16 07:59:54 每日經濟新聞微信號

  怦然“心”動!全球首例3D打印完整心臟問世,“心病”有救了?

  4月15日,全球3D打印界又迎來了一次重大突破。

  據多家媒體報道,以色列一個團隊的研究人員用革命性的3D打印技術,利用取自病人自身的人體組織,打印出了全球第一個完整的心臟。

  研究人員將這項成果稱為“重大醫學突破”,并成功提高了移植的可能性。

  首次成功打印出完整心臟

  當地時間周一,特拉維夫大學的一個研究小組公布了上述成果,這是用病人自己的細胞和生物材料制成的。

  該項目負責人、特拉維夫大學分子微生物和生物技術學系的副教授塔爾·德維爾表示,“這是第一次有人成功地設計并打印出了充滿細胞、血管、心腔的完整心臟。過去人們已經成功地用3D打印技術打印出了心臟的結構,但不是用的細胞或血管。”

Haaretz報道截圖

  此外,接受人體工程組織(Tissueengineering,是指利用生物活性物質,通過體外培養或構建的方法,再造或者修復器官及組織的技術)或其他植入物的患者經常需要接受免疫抑制劑的治療,這可能危及患者的健康。但有了上述特拉維夫研究人員的突破,“患者將不再需要一直等待或服用藥物來防止排斥反應。相反,這項技術能將患者所需的器官打印出來,且能為每個病人量身定做。”特拉維夫大學在一份聲明中寫道。

  每日經濟新聞記者注意到,其實在2018年11月,特拉維夫大學的研究人員就表示,他們創造了首個完全適用于人體的組織植入物,該植入物利用患者自己的生物材料和細胞進行工程設計,當時的這項成果就為今天的3D打印心臟鋪平了道路。終于在約5個月后,他們成功地打印出了全球首個3D打印的完整心臟。

  據世衛組織(WTO)數據,心血管疾病是全球造成死亡最多的病因。2016年,估計有1790萬人死于心血管疾病,占全球死亡總數的31%。其中,85%死于心臟病和中風。

  心臟移植也是目前唯一可用于終末期心力衰竭患者的治療方法。然而,由于缺乏心臟供體,心臟移植在過去一直是個難題。如今最新的科學突破可能會在醫學界開辟一條新的道路,為未來的器官和組織移植鋪平道路。

  “這顆心臟是由人類細胞和病人特有的生物材料制成的。在我們的研究過程中,這些材料作為由糖和蛋白質組成的物質生物墨水,可以用于復雜組織模型的3D打印。”德維爾教授說道。

  

  仍面臨諸多挑戰

  盡管如此,但科學家們表示,在3D打印心臟完全投入使用前,還將面臨很多挑戰。首先就是成本——德維爾教授表示,在實驗室環境下,3D打印心臟的過程要花費“幾千以色列新謝克爾(注:1以色列新謝克爾=0.28美元)”,如果這項技術在未來實現商業化,可能還會更加昂貴。

  周一,特拉維夫大學的研究人員們向到訪的媒體記者展示了一顆櫻桃大小的心臟的3D打印圖像,他們的研究成果發表在《先進科學》雜志上。德維爾教授表示,研究人員現在還必須教這些打印出來的心臟“表現”得像真的心臟一樣,然后他們計劃將這些心臟移植到動物模型中。

  德維爾教授在新聞發布會上表示,這項技術不會明天就在醫院或診所里面使用,他們目前正處于這項技術的早起階段,但“也許10年后,世界上最好的醫院將會有人體器官的打印機,這些程序將會按照事先設定好的程序工作。”他同時還指出,醫院可能會從比心臟更簡單的人體器官開始。

  德維爾教授還解釋稱,他們通過3D打印技術打印出的心臟目前只有一個兔子的心臟大小,因此這項技術還需要在生物反應器(一個支持生物活躍環境的系統)中經歷一個成熟的過程,并使它們生長,從而長成人類心臟大小。

  他還補充稱,打印這個僅有櫻桃大小的心臟需要3~4個小時,但成熟的過程可能需要一個月左右,之后科學家將開始在兔子和老鼠等小動物身上進行測試,他希望這些測試能在1~2年內完成。

  打印機“墨水”:病人身上的脂肪組織切片

  那么,這些研究人員3D打印出的心臟所用的“墨水”是什么?

  《以色列時報》報道中稱,在這次“墨水”的制作過程中,研究人員是從病人身上提取了脂肪組織的切片。據該團隊在特拉維夫大學官網上發表的聲明,研究人員先是將針對患者的心臟切片制作出來,然后再用3D打印打印出了心臟。

3D打印出的心臟(圖片來源:特拉維夫大學官網)

  德維爾教授表示,使用患者自己的組織對于消除植入物引發免疫反應和被排斥的風險非常重要。他補充稱,3D打印人體心臟目前仍存在風險,其中包括如何擴大細胞,使其擁有足夠的組織來再造人類大小的心臟。

  每日經濟新聞記者還注意到,目前的3D打印機還受到分辨率大小的限制,另一個挑戰則是讓現有的3D打印機打印出所有的小血管。

  《以色列時報》報道中還稱,除了此次特拉維夫大學公布的人類首個3D打印的心臟外,其實3D打印這項近年來興起的技術已經在許多其他領域有所成就,但這項技術在為人類提供便利的同時,也引起了廣泛的爭議。

  記者|蔡鼎 編輯| 鄭直

(編輯:董文博)
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