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

卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程和材料科學(xué)工程教授Adam Feinberg帶領(lǐng)團(tuán)隊利用懸浮水凝膠(FRESH)的定制自由式可逆嵌入技術(shù)開發(fā)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(shù)據(jù)創(chuàng)建的專門制造的3D打印機(jī)，是該團(tuán)隊在過去兩年中為外科醫(yī)生準(zhǔn)備心臟手術(shù)而開發(fā)的新成果。

Adam Feinberg在新聞稿中說：”我們現(xiàn)在可以建立一個模型，它不僅可以進(jìn)行視覺訓(xùn)練，還可以進(jìn)行物理操作。外科醫(yī)生做心臟手術(shù)時，讓它像真實組織一樣反應(yīng)，這樣當(dāng)醫(yī)生進(jìn)入手術(shù)室時，醫(yī)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(yī)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(tuán)隊開發(fā)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(bǔ)這一缺陷，F(xiàn)RESH 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(jī)來容納凝膠支撐浴，其尺寸與打印規(guī)模相適應(yīng)。此外，在軟件平臺進(jìn)行微調(diào)以保持打印速度和質(zhì)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(yī)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(yī)院已經(jīng)有了3D打印人體器官和身體其他部位模型的設(shè)施，但它們只能由硬塑料或橡膠制成，無法滿足外科醫(yī)生在模擬手術(shù)中的體驗。

研究人員已經(jīng)在《美國化學(xué)學(xué)會生物材料科學(xué)與工程雜志》上發(fā)表了論文。Feinberg團(tuán)隊的下一個目標(biāo)是讓外科醫(yī)生和臨床醫(yī)生能夠從已開發(fā)的技術(shù)和模型中真實體驗現(xiàn)實生活醫(yī)院中的手術(shù)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(shù)提供信息，并利用這種或類似的技術(shù)生產(chǎn)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(chǔ)工作，并展示手術(shù)模擬在現(xiàn)實中的直接應(yīng)用。“