沒(méi)有安全的方法來(lái)近距離觀察人的心臟，因?yàn)樗诠ぷ鳎耗悴荒苤皇前阉贸鰜?lái)，看看，然后再放回去。科學(xué)家們嘗試了不同的方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題根本問(wèn)題：他們將尸體心臟連接到機(jī)器上以使其再次泵送，將實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的心臟組織連接到彈簧上以觀察它們的膨脹和收縮。每種方法都有其缺陷：復(fù)活的心臟只能跳動(dòng)幾個(gè)小時(shí);彈簧無(wú)法復(fù)制作用于真實(shí)肌肉的力量。但是更好地了解這個(gè)重要器官是當(dāng)務(wù)之急：根據(jù)疾病控制和預(yù)防中心的數(shù)據(jù)，在美國(guó)，每 36 秒就有一人死于心臟病。
現(xiàn)在，一個(gè)由工程師、生物學(xué)家和遺傳學(xué)家組成的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種研究心臟的新方法：他們用納米工程部件和人類心臟組織的組合構(gòu)建了一個(gè)心腔的微型復(fù)制品。沒(méi)有彈簧或外部電源——就像真的一樣，它只是自己跳動(dòng)，由干細(xì)胞生長(zhǎng)的活心臟組織驅(qū)動(dòng)。該設(shè)備可以讓研究人員更準(zhǔn)確地了解器官的工作原理，使他們能夠追蹤心臟在胚胎中的生長(zhǎng)情況，研究疾病的影響，并測(cè)試新療法的潛在有效性和副作用——所有這些都以零風(fēng)險(xiǎn)患者，無(wú)需離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室。
波士頓大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的這個(gè)小工具背后的團(tuán)隊(duì) - 綽號(hào) miniPUMP，正式名稱為心臟微型化精密單向微流體泵 - 表示該技術(shù)還可以為構(gòu)建其他器官的實(shí)驗(yàn)室版本鋪平道路，從肺到腎臟。他們的發(fā)現(xiàn)已發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上。
“我們可以以前所未有的方式研究疾病進(jìn)展，”波士頓大學(xué)工程學(xué)院教授兼機(jī)械工程系主任 Alice White說(shuō)。“我們選擇研究心臟組織是因?yàn)樗牧W(xué)特別復(fù)雜，但我們表明，當(dāng)你采用納米技術(shù)并將其與組織工程結(jié)合時(shí)，就有可能將其復(fù)制到多個(gè)器官中。”
據(jù)研究人員稱，該設(shè)備最終可以加快藥物開(kāi)發(fā)過(guò)程，使其更快、更便宜。研究人員可以在一開(kāi)始就使用 miniPUMP 來(lái)更好地預(yù)測(cè)成功或失敗，而不是花費(fèi)數(shù)百萬(wàn)甚至數(shù)十年的時(shí)間將一種藥用藥物通過(guò)開(kāi)發(fā)管道，只是看到它在人體測(cè)試時(shí)落入最后的障礙。
該項(xiàng)目是 CELL-MET 的一部分， CELL-MET是一個(gè)由 BU 領(lǐng)導(dǎo)的多機(jī)構(gòu)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)細(xì)胞超材料工程研究中心。該中心的目標(biāo)是再生患病的人類心臟組織，建立一個(gè)由科學(xué)家和行業(yè)專家組成的社區(qū)，以測(cè)試新藥并為因心臟病發(fā)作或疾病受損的心臟制造人造可植入貼片。
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