人造心脏研制迈出重要一步
人造心脏研制迈出重要一步
为了从头开始构建人类心脏，研究人员需求仿制构成心脏的一起结构。这包含重建螺旋几许形状——当心脏跳动时，螺旋几许形状会产生歪曲的运动。长期以来，人们一直以为这种歪曲运动对很多泵血至关重要，但事实证明这很困难，部分原因是制作具有不同几许形状和摆放的心脏具有挑战性。
现在，美国哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院（SEAS）生物工程师运用一种新的增材纺织品制作方法（FRJS），开发了榜首个具有螺旋摆放跳动心脏细胞的人类心室生物杂交模型，并证明其肌肉摆放确实会显著增加每次缩短时心室能够泵出的血液量。相关研究结果发表于7月7日出版的《科学》杂志。
研究通讯作者、SEAS的Tarr宗族生物工程和应用物理学教授Kevin Kit Parker表明，这项作业是器官生物制作向前迈出的重要一步，使人们更接近于树立用于移植的人体心脏的最终目标。
SEAS博士后研究员、论文一起榜首作者John Zimmerman说，该研究的目标是树立一个模型，然后测验心脏的螺旋结构是否对到达大的射血分数（即每次缩短时心室泵送的血液百分比）至关重要，并研究心脏螺旋结构的相对重要性。
研究人员运用FRJS系统控制纤维的摆放，然后在纤维上成长心脏细胞。FRJS的榜首步就像棉花糖机一样——液体聚合物溶液被装入储层，并在设备旋转时被离心力从一个小开口推出。当溶液脱离储层时，溶剂蒸腾，聚合物凝固构成纤维。然后，当纤维沉积在收集器上时，会集的气流会控制纤维的方向。研究人员发现，通过倾斜和旋转收集器，流体中的纤维会在收集器旋转时环绕和歪曲，仿照心肌的螺旋结构，改动收集器的视点能够调整纤维的摆放。
SEAS博士后研究员、论文一起榜首作者Huibin Chang表明，人类心脏实际上有多层螺旋摆放的肌肉，且视点不同。运用FRJS，能以非常准确的方式重建这些复杂的结构，构成单个甚至4个腔室结构。
与3D打印不同，FRJS能够以单微米份额快速旋转纤维，大约相当于人类头发的1/50。当从头开始制作一颗心脏时，这一点很重要。以胶原蛋白为例，在这个分辨率下，3D打印人类心脏的每一点胶原蛋白需求100多年的时刻，而FRJS能够在1天内完成。
随后，研究人员别离在心室中植入大鼠心肌细胞或人干细胞来历的心肌细胞。大约1周内，几层薄薄的跳动安排覆盖在支架上，细胞沿着下面的纤维摆放。跳动的心室仿照了人类心脏中相同的歪曲运动。
研究人员比较了由螺旋摆放纤维制成的心室和由圆周摆放纤维制成的心室之间的变形、电信号速度和射出分数。他们发现，在每个方面，螺旋摆放的安排的表现都优于圆周摆放的安排。
该团队还证明，这个过程能够扩展到实际人类心脏的巨细，甚至大到小须鲸心脏的巨细。除了生物制作，该团队还探索了FRJS渠道的其他应用，如食品包装。
