Din webbläsare stöder inte HTML5
Forskare skapar den första 3D-printade mänskliga hjärtmodellen i full storlek
Amerikanska forskare säger att de har skapat den första mänskliga hjärtmodellen i full storlek med hjälp av 3D-utskriftsteknik.
Modellen gjordes med en specialutvecklad 3D-skrivare som använder biomaterial för att producera en struktur och vävnader som liknar ett riktigt människohjärta.
Forskarna säger att modellhjärtat kan bli ett användbart verktyg för att utbilda sjukvårdspersonal i operationer som rör människans hjärtfunktion. Det kan också användas som grund för ny forskning om hur man kan använda 3D-utskriftsteknik för att tillverka fullt fungerande hjärtan som kan ersättas hos människor.
Forskningen leddes av ett ingenjörsteam vid amerikanska Carnegie Mellon University. Resultaten publicerades nyligen i en artikel i ACS Biomaterials Science and Engineering.
Tillverkarna leddes av professorn i biomedicinsk teknik Adam Feinberg. Teamet hade redan utvecklat en 3D-skrivare som kunde ”bioprint” kollagen. Kollagen är det viktigaste strukturprotein som finns i vävnader i hela människokroppen.
Målet med det senaste projektet var att använda samma bioprinting-teknik för att skapa en realistisk modell i full storlek av ett mänskligt hjärta.
Feinberg sade i ett uttalande att hans team kunde skapa en sådan modell som läkare noggrant kan undersöka för att förbereda sig inför hjärtoperationer. Men de nyskapade modellerna gör det också möjligt för läkarna att ”manipulera” hjärtat, för att uppleva liknande reaktioner som när de arbetar med riktig vävnad, tillade han.
Vetenskapsmännen har tidigare gjort 3D-utskrivna modeller av det mänskliga hjärtat. Men dessa modeller var gjorda av hårdare ämnen – såsom plast eller gummi – som inte var effektiva när det gällde att kopiera det mjuka vävnadsmaterial som finns i det mänskliga hjärtat.
Den nya 3D-utskriftsprocessen var inte heller lätt, sade Carnegie Mellon-teamet. Detta beror på att mjuka material, såsom kollagen, börjar som en vätska. När sådana ämnen skrivs ut i luft kollapsar de snabbt under processen.
Så forskarna kom på en egen metod för att 3D-printa mjuka material. Metoden använder ett gelatinsubstans för att omge strukturerna under utskriften så att de inte kollapsar.
Teamets nya modellhjärta är tillverkat av ett material som kallas alginat, ett mjukt, naturligt ämne som tillverkas av sjögräs. Forskarna säger att alginat har mycket liknande egenskaper som de vävnader som utgör det mänskliga hjärtat.
Forskarna testade till exempel det 3D-printade materialet med suturer, som läkare använder för att stänga sår vid operationer. Teamet sa att alginatet kunde sträcka sig för att stödja suturerna.
När de hade fulländat processen gjorde forskarna ytterligare ändringar i 3D-skrivaren för att producera större objekt. De kunde använda MR-bilder från en patient för att modellera och skriva ut ett mänskligt hjärta i full storlek. MRI står för magnetic resonance imaging, ett system för att ta fram elektroniska bilder av organen i kroppen.
Feinbergs team har också experimenterat med vävnadsbitar som är utformade för att kopiera funktionen hos enskilda delar av hjärtat – till exempel ventiler som öppnas och stängs och realistiska blodkärl.
Forskarna säger att de också lyckades 3D-skriva ut en modell av en hjärtats artär som skulle kunna användas för att utbilda läkare. Gruppen säger att samma metoder skulle kunna användas för att skapa andra realistiska organmodeller också, till exempel lever eller njurar.
Den tidigare Carnegie Mellon-studenten Eman Mirdamadi var en annan ledande forskare i projektet. Han medgav att ”stora hinder” fortfarande hindrar bioprintingprocessen från att producera ett funktionellt människohjärta i full storlek. Men de senaste framstegen bidrar till att etablera den ”grundläggande grunden” för sådana ansträngningar, sade han i ett uttalande.
Jag heter Bryan Lynn.
Bryan Lynn skrev den här artikeln för VOA Learning English, baserad på rapporter från Carnegie Mellon och ACS Biomaterials Science and Engineering. var redaktör.
Vi vill höra från dig. Skriv till oss i kommentarsfältet och besök vår Facebooksida.
Quiz – Forskare skapar den första 3D-utskrivna mänskliga hjärtmodellen i full storlek
Ord i den här berättelsen
3D-utskrift – n. Processen att skriva ut ett fast objekt från en digital modell genom att skriva ut många separata lager av objektet
funktion – n. det sätt på vilket något fungerar eller fungerar
manipulera – v. att kontrollera något med hjälp av händerna
gelatin – n. Ett klart ämne som tillverkas av djurben och som används för att göra vissa livsmedel och andra ämnen
Tång – n. En typ av växt som växer i havet
Sutur – n. Ett stygn som används för att sy ihop ett snitt eller ett sår i en människas kropp
Valv – n. En del av hjärtat som kontrollerar mängden blodflöde
Arterie – n. ett tjockt rör som transporterar blod från hjärtat till andra delar av kroppen
hurdle – n. ett problem som måste hanteras innan ytterligare framsteg görs
groundwork – n. arbete som görs som förberedelse för arbete som ska göras senare
.