他们用这种方法创造了心室结构,然后用大鼠心肌细胞或人类干细胞来源的心肌细胞进行播种新闻发布会上来自哈佛大学威斯生物工程研究所。大约一周后,他们在支架上覆盖了几层薄薄的搏动组织。跳动组织中的细胞与下面的纤维遵循相同的螺旋排列。
来自Wyss研究所和哈佛大学John A. Paulson工程与应用科学学院(SEAS)的生物工程师们随后能够进行实验,比较由螺旋排列纤维制成的心室和由周向排列纤维制成的心室的性能。他们发现螺旋排列的组织在各个方面都优于周向排列的组织。这一结果为几十年前的假设提供了证据——生物数学家爱德华·萨林在1969年提出的观点,即心脏的螺旋排列对获得大的射血分数至关重要。
“在这种情况下,我们回过头来解决一个从未测试过的关于心脏层流结构螺旋结构的观察。幸运的是,Sallin教授在半个多世纪前发表了一个理论预测,我们能够建立一个新的制造平台,使我们能够测试他的假设,并解决这个世纪之久的问题,”sea生物工程和应用物理学教授Kit Parker说,他是Wyss研究所的副教授,也是该研究论文的高级作者科学.
由Parker’s Disease生物物理小组在SEAS开发的聚焦旋转射流纺丝(FRJS)可以提供高通量的特殊排列纤维制造。直径可以从几微米到几百纳米不等。
“人类心脏实际上有多层螺旋排列的肌肉,排列角度不同。有了FRJS,我们可以以一种非常精确的方式重建这些复杂的结构,形成单腔甚至四腔心室结构,”该论文的第一作者、SEAS博士后张惠斌说。
以下是Wyss研究所的新闻稿对FRJS的描述:
FRJS的第一步工作原理就像一台棉花糖机——液体聚合物溶液被装入储液器,随着设备旋转,通过离心力从一个微小的开口推出。当溶液离开储层时,溶剂蒸发,聚合物凝固形成纤维。然后,聚焦气流控制纤维的方向,因为它们被沉积在一个收集器上。研究小组发现,通过倾斜和旋转收集器,气流中的纤维会在收集器旋转时对准并扭曲,模拟心肌的螺旋结构。可以通过改变集电极的角度来调整纤维的排列。”
以微米直径的分辨率3D打印人类心脏中的每一点胶原蛋白需要一个多世纪的时间;哈佛大学的研究人员表示,FRJS只需要一天的时间。
哈佛大学技术开发办公室正在探索与该项目相关的知识产权的商业化机会。
帕克说:“这项工作是器官生物制造的重要一步,使我们更接近构建用于移植的人类心脏的最终目标。”
威廉说
这无疑是朝着制造可用的替代心脏迈出的一大步。但当然还有很多步骤要做。
验证半个世纪前的结论是有趣的,因为问题是为什么花了这么长时间。
那么下一步会是什么?
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