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器官打印的里程碑 将改造未来生物科技

2015-10-12 08:49
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  近日,康奈尔大学的研究人员开发出了一种轻量级的柔性材料,并准备将其用于创建一个人工心脏。这种新材料被称为“柔性泡沫,可以用于假肢、人工器官、软机器人等装置。”

  研究人员可以将一开始是液体状态的聚合物泡沫倒入模具中形成柔软而坚实的对象。用这种方法制作人造器官的优点是,他们是只用一种材料制成的,减少了部件数量和失败的几率。这种材料具有相互连通的孔隙,可以让液体或者气体通过。当液体或者气体通过时它还会动,而且它的长度能够扩展至原来的三倍,并能够恢复原状。

  据了解,这种多孔通道是将盐与液体状态的橡胶弹性体混合在一起形成的,当盐被去除时弹性体开始固化,以密封一个器官或人工假体,这样空气或流体通过时候就不会泄漏。该人工器官的外面也可以涂上这种聚合物,然后减盐,从而可以防止该装置的外层渗透液体。

  由于这种材料的多孔介质通道的特性和有效的密封能力,研究人员希望能够用它的这一功能来制造人工心脏。实际上,他们已经能够创造出一个形状类似人类心脏的泵,而且可以以类似心脏的速度泵出液体。不过由于它的尺寸和某些限制使得它还不能投入人命关天的临床应用。“我们要让它的尺寸更小,而且让它泵的更有力。所有这些我们认为很快就能做到。”康奈尔大学机械工程教授Robert Shepherd说。目前他们这一研究成果的论文已经发表在了即将出版的最新一期《Advanced Materials》杂志上。

  使用这种软泡沫材料制成的心脏形状的液体泵

  据开发团队介绍,使用这种柔性泡沫3D打印的心脏能够比使用金属或者塑料制成的人工心脏泵出更多的液体或者气流。目前心脏外面的硅胶尚未被FDA批准,因此这个心脏如果要用于真正的人体还要找到另外一种物质取代。此外,由于人体内部的温度较高,而且体内的环境也与一开始测试的环境不同,所以这种人工心脏在能够被用于预期的目标之前还要进一步的研究。

  创建一个3D打印的人工心脏仍然是Shepherd和他的同事的终极目标,不过在此之前,他们希望先创造一个简单点的装置,以辅助而不是取代心脏。“所以,我们现在真正想做的是一个能够环绕心脏的装置然后帮助挤压它。”Shepherd说,比如,在对患者的心脏进行CT和MRI扫描之后,医生可以根据获得的3D数据设计和打印出一个定制的设备,这个装置可以环绕并有节奏地推动心脏,以辅助心脏恢复其自然功能,更重要的是不会引起心脏损伤。

  除了心脏之外,研究人员也一直在使用该材料复制其他器官。在上月发表的一项独立研究中,Shepherd和他的团队还开发了一个3D打印的弹性体,可以成功地模仿章鱼触手的肌肉,其灵活性和运动能力在某种程度上可与真正的章鱼触手相媲美。

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