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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(gè)全尺寸模型。并且研究人員實(shí)現(xiàn)了第一個(gè)3D打印全尺寸人類(lèi)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(duì)利用懸浮水凝膠(FRESH)的定制自由式可逆嵌入技術(shù)開(kāi)發(fā)了這一模型。也讓該研究所的研究人員獲得了人類(lèi)心臟的第一個(gè)3D生物打印的全尺寸人類(lèi)心臟模型，該模型是使用基于MRI數(shù)據(jù)創(chuàng)建的專(zhuān)門(mén)制造的3D打印機(jī)，是該團(tuán)隊(duì)在過(guò)去兩年中為外科醫(yī)生準(zhǔn)備心臟手術(shù)而開(kāi)發(fā)的新成果。
Adam Feinberg在新聞稿中說(shuō)：”我們現(xiàn)在可以建立一個(gè)模型，它不僅可以進(jìn)行視覺(jué)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(shí)，讓它像真實(shí)組織一樣反應(yīng)，這樣當(dāng)醫(yī)生進(jìn)入手術(shù)室時(shí)，醫(yī)生的工作體驗(yàn)就會(huì)得到鍛煉和提升。"
該模型模擬了真實(shí)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(zhǎng)期潛力，將影響器官生物工程的未來(lái)研究。
Adam Feinberg和他的團(tuán)隊(duì)開(kāi)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(guò)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(guò)程中支撐物體。一旦打印完成，水凝膠就會(huì)被加熱融化，只留下3D打印的物體，這證明FRESH是一個(gè)打印平臺(tái)，研究人員可以打印出完整的人類(lèi)心臟。同時(shí)專(zhuān)門(mén)組裝了一臺(tái)新的3D打印機(jī)來(lái)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(tái)進(jìn)行微調(diào)以保持打印速度和質(zhì)量。
Adam Feinberg說(shuō)：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(lèi)似于人心臟組織的特征。對(duì)于外科醫(yī)生來(lái)說(shuō)，這意味著他們可以以類(lèi)似于真實(shí)心臟的方式切割、縫合和操作模型。
事實(shí)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(wú)法滿足外科醫(yī)生在模擬手術(shù)中的體驗(yàn)。
研究人員已經(jīng)在《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)生物材料科學(xué)與工程雜志》上發(fā)表了論文。Feinberg團(tuán)隊(duì)的下一個(gè)目標(biāo)是讓外科醫(yī)生和臨床醫(yī)生能夠從已開(kāi)發(fā)的技術(shù)和模型中真實(shí)體驗(yàn)現(xiàn)實(shí)生活醫(yī)院中的手術(shù)場(chǎng)景。
研究人員Eman Mirdamadi也希望他們的工作能夠?yàn)槲磥?lái)的生物打印技術(shù)提供信息，并利用這種或類(lèi)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(lèi)心臟方面仍然存在障礙，但我們很自豪能夠使用FRESH平臺(tái)幫助建立基礎(chǔ)工作，并展示手術(shù)模擬在現(xiàn)實(shí)中的直接應(yīng)用?！?/p>
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