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3D打印技術首製完整心臟

2019-04-16
■以色列特拉維夫大學的科學家成功3D打印出全球首個包含人體組織和血管的心臟。 法新社■以色列特拉維夫大學的科學家成功3D打印出全球首個包含人體組織和血管的心臟。 法新社

包含人體組織血管 冀取代器官捐贈

3D打印技術應用於生物醫學工程多年,不少國家的科學團隊都先後成功用3D打印技術製作出各種人類器官,為減少器官移植等待時間帶來希望。以色列特拉維夫大學的科學家昨日便宣佈,成功3D打印出全球首個包含人體組織和血管、結構完整的人工心臟,形容是「重大醫療突破」。研究人員希望有朝一日,可以製作能夠用於移植的人類心臟,並修復受損的心臟組織。

研究由特拉維夫大學生命科學學院教授德維爾領導進行,相關論文昨日於科學期刊《先進科學》刊登。

櫻桃大小 打印只需3小時

今次並非首次有科學家嘗試利用3D打印製作人工心臟,例如香港中文大學的團隊前年便成功利用3D打印配合幹細胞技術,打印出可跳動心臟組織,亦試過有科學家打印出整個心臟,但缺少細胞和血管,像今次以色列打印出來的完整心臟,仍是世界首例。德維爾團隊打印出來的心臟只有一枚櫻桃般大小,但內部結構完整,不但含有人體組織及血管,更有齊心室等結構。

研究人員先從人體身上抽取脂肪組織,然後將組織內細胞及非細胞物質分離,並將其重新排列、轉化為未分化的幹細胞,以讓幹細胞變成心臟或內皮層細胞。德維爾解釋,科學家會將如蛋白質等非細胞物質變換為「個人化水凝膠」,成為3D打印的「墨水」,打印今次的完整心臟只需約3小時。

3D打印器官過程可分為3階段,科學家先以磁力共振等技術掃描器官形狀和結構,接下來逐層逐層將其打印出來,最後會把器官放置於合適環境培養。打印心臟技術則最具挑戰性,主要因其結構複雜及需承受較高壓力。

製作真人大小心臟成挑戰

由於醫生可直接採用病人身上細胞打印器官,故出現排斥現象機率會大大減低。但科學家仍有問題需要解決,包括如何培養足夠的人體組織以製作真人大小心臟,以及如何打印微絲血管,另外雖然人工心臟懂得收縮,但研究人員需要令細胞「互相合作」,才能發揮泵血作用。

德維爾指會繼續研究打印心臟技術,下一階段會先將心臟放於實驗室培養,讓它可「學懂」如正常心臟般運作,目標是在未來一年內,把3D打印心臟移植到兔子或老鼠等小型動物身上,測試人工心臟是否實際可用。

要讓3D打印器官技術發展成熟仍需一段時間,德維爾則希望可在未來10年讓此技術成為主流,如讓「器官打印機」進駐醫院,將打印器官的流程常規化,最終使打印器官取代器官捐贈。■綜合報道

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