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2017年10月04日

【動畫】中大生全球首創3D 打印心臟組織

建立時間 (HKT): 1004 00:03

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。

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。

記者 何家朗

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