UTA研究人員創(chuàng)建智能3D打印貼片以再生心肌

2025年7月18日，南極熊獲悉，德克薩斯大學(xué)阿靈頓分校(UTA)的一位生物工程教授正在開發(fā)一種旨在促進(jìn)心肌再生的 3D 打印貼片。項(xiàng)目旨在為心臟病發(fā)作幸存者提供一種潛在的新治療方案，以應(yīng)對(duì)一項(xiàng)關(guān)鍵的醫(yī)療挑戰(zhàn)。心臟病發(fā)作幸存者受損的心臟組織目前缺乏自我修復(fù)能力，這常常導(dǎo)致嚴(yán)重的長(zhǎng)期健康并發(fā)癥。

德克薩斯大學(xué)塔爾薩分校生物工程系研究教授洪毅正在利用先進(jìn)的3D打印技術(shù)牽頭開展這項(xiàng)計(jì)劃。洪教授表示：“我們的目標(biāo)是創(chuàng)造一種智能的生物工程補(bǔ)片，它不僅能在結(jié)構(gòu)上支撐心臟，還能促進(jìn)受損組織的真正再生。這項(xiàng)研究或許能為目前除了控制癥狀外別無(wú)選擇的患者帶來(lái)新的希望�！�

該項(xiàng)目由美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院 (NIH)下屬的國(guó)家心肺血液研究所 (NHLBI)資助。

△醫(yī)生在手術(shù)室檢查心臟。圖片來(lái)自 UTA

心臟修復(fù)的協(xié)作方法

洪教授與哥倫比亞大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程教授柯程合作，設(shè)計(jì)了一種可拉伸的電活性貼片，旨在釋放外泌體——一種由細(xì)胞產(chǎn)生的囊泡，可以促進(jìn)組織愈合并減輕炎癥。

電活性貼片的設(shè)計(jì)旨在通過(guò)整合生物材料科學(xué)、干細(xì)胞療法和精密制造技術(shù)，緊密模擬心臟的自然環(huán)境。它還能與心跳同步，而外泌體則提供分子指令來(lái)指導(dǎo)身體的修復(fù)過(guò)程。洪教授說(shuō)道：“這是一項(xiàng)激動(dòng)人心的跨學(xué)科合作，匯集了心血管修復(fù)領(lǐng)域一些最具創(chuàng)新精神的人才。我們不僅僅是修復(fù)損傷，還在積極引導(dǎo)心臟自我修復(fù)。”

對(duì)心血管治療的更廣泛影響

雖然目前的重點(diǎn)是支持心臟病發(fā)作后的康復(fù)，但這項(xiàng)技術(shù)可以更廣泛地應(yīng)用于其他涉及肌肉退化或功能喪失的心血管疾病。如果成功，它還可能拓寬現(xiàn)有的治療方案，并促進(jìn)再生醫(yī)學(xué)的進(jìn)步。

生物工程系主任Michael Cho表示：“洪教授在開發(fā)用于心臟組織修復(fù)的創(chuàng)新組織工程解決方案方面不斷取得重大進(jìn)展。他最新的美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）資助項(xiàng)目專注于開發(fā)用于心臟再生的彈性外泌體釋放導(dǎo)電貼片，凸顯了他開創(chuàng)性且具有臨床影響力的方法，并為治療心肌梗死或心臟病（全球最大的死亡原因）提供了有希望的新替代方案�！�

△3D打印心臟解剖模型

3D打印在心臟護(hù)理領(lǐng)域的進(jìn)展

布里斯班查爾斯王子醫(yī)院的醫(yī)療團(tuán)隊(duì)最近為一位患者實(shí)施了一項(xiàng)復(fù)雜的手術(shù)，在掃描顯示其主動(dòng)脈明顯異常擴(kuò)張后，為其更換了大部分主動(dòng)脈。該團(tuán)隊(duì)沒(méi)有僅僅依賴傳統(tǒng)的成像技術(shù)，而是與赫斯頓生物制造研究所 (HBI ) 合作，創(chuàng)建了受影響動(dòng)脈的高精度 3D 模型。工程師和設(shè)計(jì)師利用Stratasys J750 數(shù)字解剖 3D 打印機(jī)，通過(guò)對(duì)患者解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)字掃描，制作出了一個(gè)栩栩如生的復(fù)制品。

整個(gè)過(guò)程耗時(shí)四天，打印機(jī)將不同紋理的材料分層疊加，以復(fù)制人體組織的結(jié)構(gòu)和觸感。通過(guò)這個(gè)實(shí)體模型，外科醫(yī)生能夠更清晰地了解患者獨(dú)特的血管解剖結(jié)構(gòu)，從而制定比傳統(tǒng)二維掃描更精準(zhǔn)的手術(shù)計(jì)劃。

此外，中國(guó)3D打印制藥公司Triastek宣布，其專有的3D打印非維生素K拮抗劑口服抗凝劑（NOAC）T20G已獲得美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）的新藥臨床試驗(yàn)（IND）批準(zhǔn)。這項(xiàng)創(chuàng)新有望改善心房顫動(dòng)（最常見的心律失常）的治療，據(jù)估計(jì)，全球約有3000萬(wàn)至1億人（約占全球人口的1%–2%）患有心房顫動(dòng)。