来自加拿大多伦多大学和蒙特利尔大学的研究人员通过逆向工程制造了一种长1毫米(0.04英寸)的血管,它像真正的心脏一样跳动,并像人类胚胎心脏的肌肉出口室一样泵出液体。
多伦多大学生物医学工程师Sargol Okhovatian说:“通过我们的模型,我们可以测量射血量——每次心室收缩时,有多少液体被推出——以及这些液体的压力。”“这两项功能都是以前的机型几乎无法实现的。”
加入了一波身体部位的3D模型的浪潮,这些身体部位的发育和行为完全符合自然意愿(而不是展开为功能齐全的器官),这个新的心脏样器官是在实验室中使用合成和生物材料混合生长的。
这些细胞来自年轻大鼠的心血管组织,然后生长在一层由聚合物打印出来的支架上,支架上有引导组织生长的凹槽。
为了将三层心脏细胞堆叠成更像脉冲室的东西,研究小组使用了一种锥形轴,他们称之为心轴。在组织样本中快速滚动一下,很快就发现了一个简单的心室。
多伦多大学的化学家Milica Radisic说:“到目前为止,只有少数人尝试创建心室的真正3D模型,而不是心脏组织的平板。”
“几乎所有这些都是由单层细胞制成的。但真正的心脏有很多层,每一层的细胞都有不同的角度。当心脏跳动时,这些层不仅收缩,还会扭曲,有点像你扭曲毛巾来拧干里面的水。这使得心脏能够泵出比其他情况更多的血液。”
它的内径只有半毫米(0.02英寸),喷射液体的压力约为成年人心脏的5%。
“有了这些模型,我们不仅可以研究细胞功能,还可以研究组织功能和器官功能,所有这些都不需要侵入性手术或动物实验,”Radisic说。
“我们也可以用它们来筛选大量的药物候选分子库,以确定积极或消极的影响。”
这项研究发表在先进的生物。