中大全球首創3D打印心臟組織 – 纵览中国-China In Perspective

中文大學生物醫學工程學系一項研究取得突破，成功利用3D打印配合幹細胞技術，打印出可跳動心臟組織，打破以往只能打印骨骼、軟骨等硬組織的限制。3D打印出的心臟組織具有心臟肌肉功能，未來可用於修補及取代心臟受損部位。 3D打印技術近年常用於生物醫學工程界，能夠打印骨骼、軟骨等較堅硬的身體組織，用作修補或移植。但心臟組織屬於經常活動的器官，結構亦十分複雜，打印變得困難，若使用堅硬物料打印，則結構變得固定，無法具備心跳等應有的功能；但若使用柔軟的物料打印，則打印過程中容易出現塌陷，無法成形。<h2>病人幹細胞作原料免排斥</h2>今次中大的研究是由生物醫學工程系五年級學生、來自馬來西亞的Ooi Hon Son負責，該研究亦是他的畢業作品。他利用一種全新的生物物料配方，具有一定硬度，不會在打印過程中塌陷，又足夠讓組織活動。他以這種新物料打印出「心臟支架」，並留了空洞模擬血管，容許血液流通。最後將幹細胞注入「支架」，利用幹細胞技術，在營養液中逐漸培養出心臟肌肉組織，更能產生如同真實心臟組織的跳動。是次研究打印出的心臟組織的尺寸沒有上限，而最精確則可達0.2毫米，更尚有提升空間，日後有機會用於修補心臟極細微的創傷。 不過，Hon Son的研發之路亦非一帆風順，中間經歷過多次失敗，尤其是打印心臟組織的結構設計上，經過很多次重新設計及修改，才找到避免組織塌陷的方法，又想到利用電子工程學的陣列結構，模擬血管，令血液可流過打印出來的心臟組織。研究由構思到成功共耗時9個月，目前仍在繼續改進作品的細節，研究費用約5萬元，即每平方吋成本約3,000元，有關作品已參加兩項比賽，包括青年科技專才比賽及ASM科技獎，均奪得亞軍，但暫時未申請專利。 中大生物醫學工程學系教授湯啟宇指出，今次研究屬全球首創，結合3D打印技術及幹細胞技術打印出心臟組織，與過往打印骨骼和軟骨的技術有明顯分別。今次技術由於原材料之一的幹細胞取自病人本身，因此不會出現排斥現象。湯又指研究成果若能通過動物實驗、人體實驗等臨床測試，最快有望10年後投入醫學應用，修補甚至取代心臟受損部位。