新型3D打印心臟瓣膜生物墨水，未來可用于先天性心臟缺陷手術(shù)

2023年12月11日，南極熊獲悉，加拿大圣賈斯汀大學(xué)中心醫(yī)院(CHU Sainte-Justine)的研究人員成功研發(fā)了一種專用于3D打印的生物墨水，該創(chuàng)新有望徹底改變兒科心臟科學(xué)中的心臟瓣膜置換術(shù)，標(biāo)志著該領(lǐng)域邁向了重要的里程碑。

這項(xiàng)突破性發(fā)現(xiàn)是由蒙特利爾大學(xué)醫(yī)學(xué)助理教授Houman Savoji及其博士生Arman Jafari在CHU圣賈斯汀研究中心實(shí)現(xiàn)的，他們成功地找到了一種可用于3D打印功能性心臟瓣膜的方法。

△加拿大研究人員Houman Savoji和Arman Jafari

打印心臟瓣膜的未來

蒙特利爾大學(xué)醫(yī)學(xué)助理教授Homan Savoji詳細(xì)介紹了一種由聚乙烯醇、明膠和角叉菜膠組成的獨(dú)特生物墨水，可用于打印功能最佳的心臟瓣膜。與機(jī)械心臟瓣膜不同，這些生物模擬工程瓣膜具有生長和進(jìn)化的能力，反映了人體的生物過程。

△Arman Jafari和3D打印心臟瓣膜

使用這一創(chuàng)新的生物墨水成功打印的3D心臟瓣膜能夠在體內(nèi)外展現(xiàn)出正確的開合功能，表現(xiàn)出良好的生物相容性和重要的抗凝血特性。該研究可能標(biāo)志著，未來機(jī)械或動(dòng)物瓣膜相關(guān)并發(fā)癥將成為過去。

Savoji解釋道：“我的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)證明，由聚乙烯醇、明膠和卡拉膠組成的墨水可用于打印正確打開和關(guān)閉的心臟瓣膜，并具有體外和體內(nèi)生物相容性以及抗血栓形成特性。它們在類似于人體的生理環(huán)境中運(yùn)行良好，無論是成人還是兒童尺寸。”

△3D打印的三葉心臟瓣膜模型

干細(xì)胞和支架

這種生物墨水不僅僅是一種打印材料，它還提供了一種“支架”結(jié)構(gòu)，使干細(xì)胞能夠發(fā)育和繁榮，最終完全被活組織所取代。這種被稱為組織工程的方法將生物材料和細(xì)胞結(jié)合在一起來創(chuàng)造活器官，在再生醫(yī)學(xué)的未來具有巨大的潛力。

對兒科心臟科學(xué)的影響

實(shí)驗(yàn)室測試的早期結(jié)果表明，這些生物墨水打印的閥門比機(jī)械或動(dòng)物同類產(chǎn)品造成的有害影響更少。重要的是，這些瓣膜有可能與孩子一起成長，從而顯著減少重復(fù)手術(shù)的需要，這是兒科心臟治療中的常見問題。

Jafari解釋道：“這些結(jié)果表明，與目前移植中使用的瓣膜相比，我們的瓣膜可能會(huì)降低并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)。由于這些是仿生人造組織，它們有可能與移植的孩子一起生長，從而限制了重復(fù)手術(shù)的需要。”

△該研究結(jié)果已發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》雜志上，題目為“用于3D打印的PVA/明膠/卡拉膠墨水的配制和評估以及組織工程心臟瓣膜的開發(fā)”(傳送門)

雖然這項(xiàng)研究前景廣闊，但研究人員表示該項(xiàng)目還處于研究階段，計(jì)劃在未來幾年通過體內(nèi)試驗(yàn)進(jìn)行研究，才能為全球患有心臟缺陷的兒童帶來新的生命。