生物打印功能性心脏组织获突破

爱尔兰戈尔韦大学研究团队开发出一种创新生物打印技术，能够使打印出的组织根据细胞产生的力量而改变形状。这一成果模仿了器官在自然发育过程中经历的动态形状变化，特别适用于心脏组织的复制，在功能性生物打印器官领域迈出了重要一步。研究成果发表在最新一期《先进功能材料》杂志上。

研究人员在工作。图片来源：爱尔兰戈尔韦大学

生物打印技术依赖于“生物墨水”，这是一种支持活细胞生长和发展的特殊材料。使用这种墨水可以创建与人类器官结构高度相似的实验室培养器官。不过，制造完全功能的器官仍然是一个挑战。如目前生物打印的心脏组织虽然能够收缩，但其收缩力远不及健康成人心脏的水平。

传统的生物打印方法倾向于直接重建目标器官的最终形态，而忽视了胚胎发育过程中的动态形状变化对于器官成熟的重要性。以心脏为例，它最初是一个简单的管状结构，经过复杂的弯曲和扭转过程，才发展为成熟的四腔结构。这些形状变化对心脏细胞的发育和成熟至关重要。

此次团队引入了一种新型生物打印平台，利用嵌入式生物打印技术，他们生成了能够在细胞力驱动下进行编程并可预测地发生4D变形的组织。这种变形不仅改善了生物打印心脏组织的结构，还促进了其功能的成熟。

团队还开发了一个计算模型来预测组织形状变形的行为，并展示了如何通过调整初始打印几何形状和生物墨水硬度等因素，来控制形状变化的程度。这一研究有望在疾病建模、药物筛选及再生医学领域产生深远影响。