生物打印功能性心臟組織獲突破

愛爾蘭戈爾韋大學研究團隊開發出一種創新生物打印技術，能夠使打印出的組織根據細胞產生的力量而改變形狀。這一成果模仿了器官在自然發育過程中經歷的動態形狀變化，特別適用于心臟組織的復制，在功能性生物打印器官領域邁出了重要一步。研究成果發表在最新一期《先進功能材料》雜志上。

研究人員在工作。圖片來源：愛爾蘭戈爾韋大學

生物打印技術依賴于“生物墨水”，這是一種支持活細胞生長和發展的特殊材料。使用這種墨水可以創建與人類器官結構高度相似的實驗室培養器官。不過，制造完全功能的器官仍然是一個挑戰。如目前生物打印的心臟組織雖然能夠收縮，但其收縮力遠不及健康成人心臟的水平。

傳統的生物打印方法傾向于直接重建目標器官的最終形態，而忽視了胚胎發育過程中的動態形狀變化對于器官成熟的重要性。以心臟為例，它最初是一個簡單的管狀結構，經過復雜的彎曲和扭轉過程，才發展為成熟的四腔結構。這些形狀變化對心臟細胞的發育和成熟至關重要。

此次團隊引入了一種新型生物打印平臺，利用嵌入式生物打印技術，他們生成了能夠在細胞力驅動下進行編程并可預測地發生4D變形的組織。這種變形不僅改善了生物打印心臟組織的結構，還促進了其功能的成熟。

團隊還開發了一個計算模型來預測組織形狀變形的行為，并展示了如何通過調整初始打印幾何形狀和生物墨水硬度等因素，來控制形狀變化的程度。這一研究有望在疾病建模、藥物篩選及再生醫學領域產生深遠影響。