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UTA研究人员创造出可再生心肌的智能3D打印贴片

2025-07-18 08:59:28 3D打印技术在心脏护理领域的应用
德克萨斯大学阿灵顿分校(UTA)的生物工程教授正在开发一种旨在促进心肌再生的 3D 打印贴片。该项目旨在通过为心脏病发作幸存者提供一种潜在的新治疗方案来应对严峻的医学挑战,目前,心脏病发作幸存者受损的心脏组织缺乏自我修复能力,这往往会导致严重的长期健康并发症。

德克萨斯大学阿灵顿分校(UTA)的生物工程教授正在开发一种旨在促进心肌再生的 3D 打印贴片。该项目旨在通过为心脏病发作幸存者提供一种潜在的新治疗方案来应对严峻的医学挑战,目前,心脏病发作幸存者受损的心脏组织缺乏自我修复能力,这往往会导致严重的长期健康并发症。

UTA生物工程系研究教授Yi Hong正利用先进的3D打印技术带头开展这项研究。"我们的目标是创造一种智能生物工程补丁,它不仅能在结构上支持心脏,还能促进受损组织的真正再生,"Hong 说。"这项研究可以为目前除了控制症状外几乎没有其他选择的患者带来新的希望。

该项目得到了美国国立卫生研究院 (NIH) 下属国家心肺血液研究所 (NHLBI) 的资助。

医生在手术室检查心脏。图片来自 UTA。

心脏修复协作方法

Hong 与哥伦比亚大学生物医学工程教授 Ke Cheng 合作,正在设计一种可拉伸的电活性贴片,旨在释放外泌体(细胞产生的囊泡,可促进组织愈合并减轻炎症)。

通过整合生物材料科学、干细胞疗法和精密制造技术,该贴片可近似模拟心脏的自然环境。它还被设计成与心跳同步,同时外泌体提供分子指令,指导身体的修复过程。"这是一项令人兴奋的跨学科研究,汇集了心血管修复领域最具创新精神的人才,"Hong 说。"我们不仅仅是在修复损伤,而是在积极引导心脏自愈"。

对心血管治疗的更广泛影响

虽然目前的重点是支持心脏病发作后的恢复,但这项技术可以更广泛地应用于涉及肌肉退化或功能丧失的其他心血管疾病。如果取得成功,它还可以扩大现有的治疗选择,促进再生医学的发展。

"生物工程系系主任 Michael Cho 说:"Hong 教授在为心脏组织修复开发创新组织工程解决方案方面不断取得重大进展。"他最新获得美国国立卫生研究院(NIH)资助的项目重点研究用于心脏再生的弹性外泌体释放传导贴片,该项目凸显了他的开创性和临床影响力,为治疗心肌梗塞或心脏病这一全球主要死亡原因提供了前景广阔的新选择。

3D 打印的解剖心脏模型。照片由 3D 打印行业提供。

3D 打印技术在心脏护理领域的应用

布里斯班查尔斯王子医院的一个医疗小组最近在扫描发现患者的主动脉明显异常扩张后,实施了一项复杂的手术,替换了患者的大部分主动脉。该团队没有完全依赖传统的成像技术,而是与赫斯顿生物制造研究所(HBI)合作,为受影响的动脉创建了一个非常详细的三维模型。利用患者解剖结构的数字扫描,工程师和设计师使用 Stratasys J750 数字解剖三维打印机制作了一个栩栩如生的复制品。

这一过程耗时四天,期间打印机分层打印了不同质地的材料,以复制人体组织的结构和触感。有了这个实体模型,外科医生就能更清楚地了解病人独特的血管解剖结构,从而制定出比传统二维扫描更精确的手术计划。

另外,中国3D打印制药公司Triastek宣布,其专有的3D打印非维生素K拮抗剂口服抗凝剂(NOAC)T20G获得了美国食品药品管理局(FDA)的新药研究许可(IND)。这项创新有望改善心房颤动(最常见的心律失常)的治疗,估计全球有 3,000 万至 1 亿人(约占全球人口的 1%-2%)受到心房颤动的影响。