Wetenschappers maken eerste 3D-geprinte mensenhartmodel op ware grootte

Wetenschappers maken eerste 3D-geprinte mensenhartmodel op ware grootte

Amerikaanse onderzoekers zeggen dat ze het eerste 3D-geprinte mensenhartmodel op ware grootte hebben gemaakt met behulp van 3D-printtechnologie.

Het model is gemaakt met een speciaal ontwikkelde 3D-printer die biomaterialen gebruikt om een structuur en weefsels te produceren die vergelijkbaar zijn met een echt menselijk hart.

De onderzoekers zeggen dat het modelhart een nuttig hulpmiddel kan zijn om medische professionals te trainen in operaties met betrekking tot de menselijke hartfunctie. Het zou ook kunnen worden gebruikt als basis voor nieuw onderzoek naar manieren om 3D-printtechnologie te gebruiken om volledig werkende harten te produceren die in mensen kunnen worden vervangen.

Het onderzoek werd geleid door een ingenieursteam aan de Amerikaanse Carnegie Mellon University. De resultaten zijn onlangs gepubliceerd in een paper in ACS Biomaterials Science and Engineering.

Het team werd geleid door biomedische engineering professor Adam Feinberg. Het team had al een 3D-printer ontwikkeld die collageen kon “bioprinten”. Collageen is het belangrijkste structurele eiwit dat wordt aangetroffen in weefsels in het menselijk lichaam.

Het doel van het nieuwste project was om dezelfde bioprinting-technologie te gebruiken om een realistisch model op ware grootte van een menselijk hart te maken.

Feinberg zei in een verklaring dat zijn team in staat was om zo’n model te maken dat artsen zorgvuldig kunnen onderzoeken ter voorbereiding op hartoperaties. Maar de nieuw gemaakte modellen stellen de artsen ook in staat om het hart te “manipuleren”, om reacties te ervaren die vergelijkbaar zijn met het werken met echt weefsel, voegde hij eraan toe.

Wetenschappers hebben al eerder 3D-geprinte modellen van het menselijk hart gemaakt. Maar die modellen waren gemaakt van hardere stoffen – zoals plastic of rubber – die niet effectief waren in het kopiëren van het zachte weefselmateriaal dat in het menselijk hart wordt gevonden.

Het nieuwe 3D-printproces was ook niet gemakkelijk, zei het Carnegie Mellon-team. Dit komt omdat zachte materialen, zoals collageen, beginnen als een vloeistof. Wanneer dergelijke stoffen in lucht worden geprint, zakken ze tijdens het proces snel in elkaar.

Dus bedachten de onderzoekers hun eigen methode om zachte materialen te 3D-printen. De methode maakt gebruik van een gelatinesubstantie om de structuren tijdens het printen te omringen, zodat ze niet instorten.

Het nieuwe modelhart van het team is gemaakt van een materiaal dat alginaat wordt genoemd, een zachte, natuurlijke substantie die wordt gemaakt van zeewier. De onderzoekers zeggen dat alginaat zeer vergelijkbare eigenschappen heeft als de weefsels waaruit het menselijke hart is opgebouwd.

Zo hebben de onderzoekers het 3D-geprinte materiaal getest met hechtingen, die artsen gebruiken om wonden te dichten tijdens operaties. Het team zei dat het alginaat in staat was om uit te rekken om de hechtingen te ondersteunen.

Toen ze het proces hadden geperfectioneerd, brachten de onderzoekers extra wijzigingen aan in de 3D-printer om grotere objecten te produceren. Ze waren in staat om MRI-beelden van een patiënt te gebruiken om een menselijk hart op ware grootte te modelleren en te printen. MRI staat voor magnetic resonance imaging, een systeem voor het maken van elektronische foto’s van de organen in het lichaam.

Feinbergs team heeft ook geëxperimenteerd met stukjes weefsel die zijn ontworpen om de functie van individuele hartelementen te kopiëren – zoals kleppen die open en dicht gaan en realistische bloedvaten.

De onderzoekers zeggen dat ze ook met succes een model van een hartslagader hebben 3D-geprint dat kan worden gebruikt om artsen te trainen. De groep zegt dat dezelfde methoden ook kunnen worden gebruikt om andere realistische orgaanmodellen te maken, zoals levers of nieren.

Voormalig Carnegie Mellon-student Eman Mirdamadi was een andere hoofdonderzoeker van het project. Hij gaf toe dat “grote hindernissen” nog steeds verhinderen dat het bioprinting proces een full-sized, functioneel menselijk hart kan produceren. Maar de laatste vooruitgang helpt bij het leggen van de “fundamentele basis” voor dergelijke inspanningen, zei hij in een verklaring.

Ik ben Bryan Lynn.

Bryan Lynn schreef dit verhaal voor VOA Learning English, gebaseerd op rapporten van Carnegie Mellon en ACS Biomaterials Science and Engineering. was de redacteur.

We willen van u horen. Schrijf ons in de commentaarsectie, en bezoek onze Facebook-pagina.

Woorden in dit verhaal

3D printing – n. het proces van het printen van een solide object van een digitaal model door het printen van vele afzonderlijke lagen van het object

functie – n. de manier waarop iets werkt of functioneert

manipuleren – v. iets besturen met de handen

gelatine – n. een heldere substantie gemaakt van dierlijke botten die wordt gebruikt om sommige voedingsmiddelen en andere stoffen te maken

zeewier – n. een soort plant die in de zee groeit

hechtdraad – n. een steek die wordt gebruikt om een snee of wond in iemands lichaam dicht te naaien

klep – n. een deel van het hart dat de hoeveelheid bloedstroom regelt

arterie – n. een dikke buis die bloed van het hart naar andere delen van het lichaam transporteert

hindernis – n. een probleem dat moet worden opgelost voordat verdere vooruitgang wordt geboekt

grondwerk – n. werk dat wordt gedaan als voorbereiding op werk dat later zal worden gedaan