美國明尼蘇達大學研究人員在最新一期《循環(huán)研究》雜志上發(fā)表報告稱，他們在實驗室中用人類細胞3D打印出了功能正常的厘米級人體心臟肌泵模型。研究人員稱，這種能夠發(fā)揮正常功能的心臟肌泵模型系統(tǒng)對于心臟病研究來說具有重要意義，而他們的成果向制造人類心臟這樣的大型腔室模型邁出了關(guān)鍵一步。

使用3D生物打印技術(shù)制造類人體器官組織是目前的一個研究熱點。此前，明尼蘇達大學研究人員曾嘗試利用人類誘導多能干細胞來打印心臟肌泵模型。他們將多能干細胞重新編程為心肌細胞，然后使用專門的3D打印機在三維結(jié)構(gòu)中打印它們。由于不能達到使心肌細胞真正發(fā)揮作用的臨界細胞密度，他們一直未能創(chuàng)建出具有正常功能的心臟肌泵模型。

此次，研究人員嘗試了一種新方法。他們優(yōu)化了由細胞外基質(zhì)蛋白制成的專用生物墨水，使其能夠促進人類誘導多能干細胞增殖和心肌細胞分化，然后將這種生物墨水與人類誘導多能干細胞混合在一起，使用專門的3D打印機打印出類心臟腔室的有孔結(jié)構(gòu)。干細胞首先會在該結(jié)構(gòu)中擴增，不斷提高細胞密度，然后再原位分化為心肌細胞。利用這種方法，研究人員在不到一個月的時間內(nèi)實現(xiàn)了提高心肌細胞密度的目標，從而使心臟肌泵模型具有了正常的心肌功能，能夠像人的心臟一樣跳動。

這一心肌模型長約1.5厘米，是研究人員專門設計的。這樣的尺度很適合小鼠模型，可被放置于小鼠腹腔，用于進行相關(guān)研究。

研究人員指出，具有正常功能的心臟肌泵模型系統(tǒng)對于心臟病研究具有重要意義，他們的成果可能會對心臟研究產(chǎn)生變革性的影響。新模型會成為研究心臟功能的寶貴工具，用于追蹤心臟結(jié)構(gòu)在細胞和分子水平上的變化，研究心臟病藥物和療法的效果。

3D生物打印，其主旨就是為了挽救數(shù)百萬需要替換器官患者的生命。為了避免宿主對器官產(chǎn)生排斥從而需要再次更換，科學家正在使用人類細胞，尤其是患者自己的細胞進行人造器官打印。此次打印出的心臟尺寸，是適用于小鼠模型的，可能還需要很久，一個與人類心臟大小一致、功能相同并可消除排斥問題的3D打印心臟才可以真正為患者所用，屆時我們就可以說：3D生物打印技術(shù)，真正填補了器官移植領域的空白。