Сердце — сложный орган с простой целью — перекачивать кровь и снова откачивать ее.
Он делает это через взаимосвязанную сеть прямоугольных сердечных клеток, называемых кардиомиоциты которые перекачивают кровь в верхнюю часть сердца (через предсердия) и выводят ее через желудочки в нижнюю часть. Клетки кардиостимулятора на сердце поддерживают его работу с частотой от 60 до 100 ударов в минуту, в зависимости от базальной частоты сердечных сокращений человека.
Из-за сложности сердца попытки 3D-печати версии модели для тестирования на наркотики или даже для имплантации внутрь живого человека не увенчались успехом — до сих пор.
Часть сердца
Исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS) объявили 3D-печатная модель желудочка, который бьется в своем собственном ритме при стимуляции электричеством. Хитрость заключается в новом типе гелевых чернил с добавлением волокон (FIG), разработанных таким образом, чтобы волокна внутри соединялись друг с другом, как это делают кардиомиоциты.
«Чернила FIG могут течь через печатное сопло, но после того, как структура напечатана, она сохраняет свою трехмерную форму», — сказал Суджи Чой, научный сотрудник SEAS, в интервью. Новости Гарварда. «Благодаря этим свойствам я обнаружил, что можно печатать структуру, похожую на желудочек, и другие сложные трехмерные формы без использования дополнительных вспомогательных материалов или каркасов».
Новые 3D-чернила начались с идеи постдокторского исследователя Люка МакКуина, но они были разработаны в лаборатории Кевина Паркера — главы группы биофизики болезней в SEAS. Машина позволяет ткать особо деликатный материал из микроволокна.
Насколько хорошо напечатанный на 3D-принтере желудочек качает?
Чхве использовала машину, чтобы сделать тонкий, похожий на хлопок лист, который она разбила на крошечные сегменты с помощью звуковых волн и добавила к гидрогелевым чернилам. Со временем она нашла правильное соотношение между сегментами чернил и волокна, длина которых составляла всего около 100 микрометров. Подходящими чернилами она напечатала желудочек с волокнами и кардиомиоцитами, которые выровнялись, как в настоящем сердце.
Когда она применила электрический ток «кардиостимулятора», желудочек сократился скоординированной волной.
«Было очень интересно увидеть, как камера на самом деле качается так же, как качаются настоящие желудочки сердца», — сказал Чой.
Она усовершенствовала структуру до тех пор, пока она не смогла перекачивать в 5-20 раз больше объема жидкости, чем предыдущие попытки сердца, напечатанного на 3D-принтере, и команда хочет сделать ее более толстой и более похожей на сердце.
Настоящее сердце бьется 100 000 раз в день, каждый раз прилагая примерно такую силу, чтобы сжать теннисный мяч. В пересчете на вес сердце имеет самые большие энергетические потребности среди всех органов человека, и оно зависит от целого ряда источников энергии.
«По сравнению с настоящим сердцем наша модель желудочка упрощена и миниатюризирована, — сказал Чой.
Читать далее: Что делает сердце?
2023-08-02 18:00:00
1691012665
#Напечатанный #на #3Dпринтере #желудочек #сердца #бьется #как #настоящий
