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生物人工左心室模型培育成功

来源:科技日报 张佳欣 时间:2022-07-13 作者:大学人才网

科技日报北京7月12日电 (实习记者张佳欣)据近日发表于《先进生物学》月刊的一项研究,加拿大研究人员在实验室培育出一个小型的人类左心室模型。这种生物人工组织结构由活的心脏细胞组成,跳动的强度足以将液体泵入生物反应器。这种模型可作为实验平台,给研究和治疗心脏疾病提供新方法。

多伦多大学应用科学与工程学院研究人员表示,利用这些模型可测量射血量(每次心室收缩时排出的血量)和血压,研究细胞、组织和器官的功能,所有这些都无需侵入性手术或动物实验。此外,还可用它们来筛选药物分子、测试药物影响等。

为了让实验室培养的细胞和组织形成更接近人体中的三维形态,研究团队使用了由生物相容性聚合物制成的微型支架。这种支架通常带有凹槽或网状结构,可在上面种植心肌细胞,使其在培养液中生长。随着时间推移,活细胞生长在一起,形成一个组织。支架的基本形状或图案促使生长的细胞在特定方向上对齐或伸展,还可以用电脉冲来控制它们跳动的速度。

研究人员创造了一种形状像平板的支架,由3个网状板组成。在将细胞种植到支架上生长大约一周后,再将薄片绕着一个中空的聚合物轴(称为心轴)滚动。研究人员观察到,一个由3层重叠的心脏细胞组成的管子一致跳动,在末端将液体从孔中泵出。管的内径为0.5毫米,高度约为1毫米,与怀孕19周时人类胎儿的心室大小相当。

研究人员表示,所有这些基本都是由一层细胞制成的,但真正的心脏有很多层,每一层细胞朝向不同的角度。当心脏跳动时,这些层不仅收缩,还会扭曲,有点像拧毛巾把水挤出来一样。这使心脏能够比正常情况下泵出更多的血液。该团队在3块板上绘制出彼此之间不同角度的凹槽图案,从而复制出了这种扭曲排列。

【总编辑圈点】

左心室要收纳从左心房回流的经肺脏氧合的静脉血,使之成为动脉血后,再将其泵给全身,满足身体组织器官的需要。它非常重要,如同身体的发动机。这次科研人员用细胞和支架“种”出了一个小小的左心室模型,它只相当于一个19周的胎儿的心室大小。模型虽小,但意义重大,这个能跳动、能泵出液体的迷你心室,可以成为心脏类疾病的研究平台,无需进行动物实验,科研


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