科学家利用人类心肌细胞3D打印出一颗完整心脏

据英国《新科学家》网站最新消息，德国埃尔朗根—纽伦堡大学科学家开发出一种新技术，可以3D打印微型心腔(心脏底部的腔室)。他们用活的人类心肌细胞打印的心腔被证明可自主跳动至少3个月。

人造心脏组织可通过在模具或支架上培养心脏细胞来制造，但这通常只允许构建简单的形状，如片状或环状。3D打印可创造出更复杂的结构。例如，2019年，以色列特拉维夫大学研究人员展示了用3D打印的一颗完整心脏。然而，它无法跳动。

新的3D打印技术可让科学家制造出跳动的心腔，将血液输送到身体的其他部位。研究人员制造了一种“墨水”，其中含有活的心肌细胞、胶原蛋白和透明质酸，赋予心腔组织结构。他们使用喷嘴将这种墨水注入支撑凝胶中，凝胶在打印过程中将其保持在所需的形状，然后熔化以留下打印的结构。

研究表明，使用这种技术可打印出高14毫米、直径8毫米的气球形状的心腔状结构，大约是真正人类心腔的1/6大小。心腔在打印一周后开始跳动，100天后仍在跳动。用兴奋剂药物可让它跳动得更快，就像真正的心脏一样。

研究人员希望最终能使用这项技术打印出包含所有4个心腔的完整心脏。通过添加含有血管细胞的第二种打印墨水，他们期待这种油墨能在打印的心脏组织内生长成血管。

近20年，心脏病一直是全球首要死因，而且死亡人数逐年攀升。许多危重患者需要心脏移植，却在生命耗尽前都等不到供体。泵送血液的仿心脏装置也因此成为研究热点。近几年虽然3D打印心脏屡有突破，但尚未完全模拟心肌的精细结构和复杂功能。希望新技术让人造心脏更耐用，更皮实，终有一天能替代“原装产品”。