组织工程技术的进步减少了心肌梗死模型中的心衰

研究人员通过将混合的人类细胞植入1微米分辨率的3d打印机制成的支架上，培育出心脏组织。这些细胞在支架中自我组织，创造出在培养中同步跳动的工程心脏组织。当人类来源的心肌贴片在小鼠心脏病发作后通过手术植入其心脏时，它显著改善了心脏功能，并减少了死亡心脏组织的数量。

“我们的新技术是第一个实现1微米或更低分辨率的技术，”研究人员在杂志上报道循环研究。这种组织工程的进展是迈向预防疾病目标的重要一步心心脏病发作后的失败。在全世界每年730万与心脏病相关的死亡中，此类心脏衰竭占了近一半。

心脏不能再生肌肉组织在心脏病发作后，部分肌肉壁已经死亡。坏死的组织会拉伤周围的肌肉，导致致命的心脏扩张。心脏专家长久以来的梦想是创造出新的组织来替代受损的肌肉，保护心脏在术后不受扩张心脏病。

由伯明翰阿拉巴马大学医学博士、博士张建义和明尼苏达大学布伦达·奥格尔领导的研究人员，通过三维扫描建立了该支架的模型细胞外基质一块小鼠心肌组织。细胞外基质是由细胞分泌的化合物的集合，其给出结构支撑和缓冲以将组织保持在一起。

利用多光子三维打印技术，研究小组在溶解于光反应明胶中的细胞外蛋白质之间建立了交联。当未交联的明胶被冲走后，保留下来的光聚合细胞外蛋白支架复制了细胞外基质的形状，在细胞曾经存在的地方出现了空洞。

这种原生的支架植入了50000个心肌细胞的混合物，平滑肌细胞内皮细胞来源于人诱导多能干细胞或hiPSCs。在播种后的一天内，这块大约四分之一英寸厚，八分之一英寸见方的心肌补丁开始跳动，在接下来的一周内，收缩的速度和力度都显著增加。

研究人员发现，支架已经正确排列了肌肉细胞，类似于原生的心脏组织这些细胞显示出一种平滑的电信号波在贴片上移动，贴片是电生理学的重要组成部分，它可以使心脏在心房或心室内收缩。结果表明，支架的天然样结构有助于健康的电和机械功能细胞。

当其中两个补丁被移植到梗死小鼠心脏上时，心脏功能、血管密度和细胞增殖指标显著改善，梗死面积减少，细胞程序性死亡或凋亡减少。

“因此，为这份报告制作的hipsc衍生的心肌补丁可能代表了3d打印技术临床应用的重要一步，”张和Ogle及其同事写道。他们还说，“据我们所知，这是第一次调制光栅扫描成功地用于控制组织工程支架的制造，因此，我们的结果特别适用于要求心脏中存在纤维状和网状结构的应用组织。"

---

---