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    極光創新:首個全尺寸3D打印人類心臟模型面世

    發表時間:2021-08-24?????責任編輯:極光創新

    最近卡內基·梅隆大學的研究人員發明了一種新的水凝膠打印方法,并為醫院器官制作了一個全尺寸模型。并且研究人員實現了第一個3D打印全尺寸人類心臟的模型,在如何進行心臟病學和研究其他疾病方面取得了重大突破。

    卡內基·梅隆大學生物醫學工程和材料科學工程教授Adam Feinberg帶領團隊利用懸浮水凝膠(FRESH)的定制自由式可逆嵌入技術開發了這一模型。也讓該研究所的研究人員獲得了人類心臟的第一個3D生物打印的全尺寸人類心臟模型,該模型是使用基于MRI數據創建的專門制造的3D打印機,是該團隊在過去兩年中為外科醫生準備心臟手術而開發的新成果。

    首個全尺寸3D打印人類心臟模型面世

    Adam Feinberg在新聞稿中說:”我們現在可以建立一個模型,它不僅可以進行視覺訓練,還可以進行物理操作。外科醫生做心臟手術時,讓它像真實組織一樣反應,這樣當醫生進入手術室時,醫生的工作體驗就會得到鍛煉和提升。"

    該模型模擬了真實人體心臟組織的紋理(包括彈性),外科醫生可以在上面鍛煉他們的技能。除了臨床模擬,該模型還具有長期潛力,將影響器官生物工程的未來研究。

    Adam Feinberg和他的團隊開發了一種用于3D打印的新型軟聚合物,這種聚合物在歷史上很難打印,在增材制造過程中缺乏一定的剛性。為了彌補這一缺陷,FRESH 3D打印使用針頭將生物墨水注入柔軟的水凝膠浴中,從而在打印過程中支撐物體。一旦打印完成,水凝膠就會被加熱融化,只留下3D打印的物體,這證明FRESH是一個打印平臺,研究人員可以打印出完整的人類心臟。同時專門組裝了一臺新的3D打印機來容納凝膠支撐浴,其尺寸與打印規模相適應。此外,在軟件平臺進行微調以保持打印速度和質量。

    Adam Feinberg說:最終的模型由海藻酸鹽柔軟的天然聚合物組成,這使得生物打印的心臟具有類似于人心臟組織的特征。對于外科醫生來說,這意味著他們可以以類似于真實心臟的方式切割、縫合和操作模型。

    事實上,雖然大型醫院已經有了3D打印人體器官和身體其他部位模型的設施,但它們只能由硬塑料或橡膠制成,無法滿足外科醫生在模擬手術中的體驗。

    研究人員已經在《美國化學學會生物材料科學與工程雜志》上發表了論文。Feinberg團隊的下一個目標是讓外科醫生和臨床醫生能夠從已開發的技術和模型中真實體驗現實生活醫院中的手術場景。

    研究人員Eman  Mirdamadi也希望他們的工作能夠為未來的生物打印技術提供信息,并利用這種或類似的技術生產出更多功能的人體器官。他在新聞稿中表示:“盡管在生物打印全尺寸人類心臟方面仍然存在障礙,但我們很自豪能夠使用FRESH平臺幫助建立基礎工作,并展示手術模擬在現實中的直接應用?!?/p>


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