近日,一項(xiàng)關(guān)于3D打印人工心臟血管的重大突破由美國(guó)斯坦福大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂級(jí)期刊《科學(xué)》上發(fā)表。這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)標(biāo)志著人工器官向?qū)嶋H應(yīng)用邁出了關(guān)鍵一步,讓科幻中的“人造器官”逐漸成為現(xiàn)實(shí)。
斯坦福大學(xué)的兒科及生物工程系教授艾莉森·馬斯登領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì),于今年6月向全球科學(xué)界展示了他們的最新研究成果。該研究聚焦于通過(guò)3D打印技術(shù)制造血管,以適配人工心臟,解決了長(zhǎng)期以來(lái)人工器官血液供應(yīng)的難題。
在全球范圍內(nèi),器官移植的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了供給。僅在美國(guó),就有大約10萬(wàn)名患者在等待器官移植,其中不少人在漫長(zhǎng)的等待中不幸去世,即便有幸接受移植,也可能面臨免疫排斥的風(fēng)險(xiǎn)。因此,科學(xué)家們一直致力于開(kāi)發(fā)“量身定制”的人工器官,而血管作為輸送氧氣和營(yíng)養(yǎng)的關(guān)鍵通道,成為研究的核心。
研究團(tuán)隊(duì)深知,要使3D打印的人工器官真正發(fā)揮作用,必須確保血管的功能性。他們指出,穩(wěn)定的血液供應(yīng)是人工器官?gòu)V泛應(yīng)用的前提。然而,為人工心臟打造合適的血管結(jié)構(gòu)是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn),特別是考慮到復(fù)雜且密集的毛細(xì)血管網(wǎng)絡(luò)。
為了克服這一難題,研究團(tuán)隊(duì)引入了人工智能技術(shù),開(kāi)發(fā)了一種能夠高度模擬真實(shí)血管結(jié)構(gòu)的“血管樹”算法。這一創(chuàng)新不僅顯著提升了3D打印的速度,使其比以往快了200倍,還使得制造復(fù)雜血管網(wǎng)絡(luò)成為可能。團(tuán)隊(duì)成功設(shè)計(jì)并打印出了包含500個(gè)分支的血管模型,并確認(rèn)這些人工血管能夠在人工心臟中正常運(yùn)作。
更令人振奮的是,研究團(tuán)隊(duì)表示,他們的技術(shù)完全有能力制造出包含多達(dá)100萬(wàn)個(gè)血管分支的結(jié)構(gòu)。這意味著,未來(lái)的人工心臟將更加接近真實(shí)器官,不僅在形態(tài)上,更在功能上實(shí)現(xiàn)突破。
此次研究的最大意義在于,它首次實(shí)現(xiàn)了人工心臟與血管的完整結(jié)合。研究團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào),細(xì)胞與血管結(jié)構(gòu)的成功融合,預(yù)示著替代器官時(shí)代的到來(lái)已經(jīng)指日可待。這一突破不僅為等待器官移植的患者帶來(lái)了新的希望,也為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展開(kāi)辟了新的方向。
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