埃爾帕索科學家使用生物3D打印技術開發太空人造微型心臟
時間：2020-01-29 08:45 來源：中國3D打印網 作者：中國3D打印網 閱讀：次
中國3D打印網1月29日訊，來自得克薩斯理工大學埃爾帕索健康科學中心（TTUHSC El Paso）和得克薩斯大學埃爾帕索大學（UTEP）的生物醫學研究人員正在合作，使用生物3D打印技術開發太空人造微型心臟。這些心臟組織結構將被發送到國際空間站（ISS），以深入了解微重力如何影響人類心臟的功能，特別是在心臟萎縮的健康狀況方面。
“人工微型心臟”（也稱為心臟類器官）將結合人類干細胞和3D生物打印技術制成。該項目于2019年9月開始，將在未來三年內進行。它由美國國家科學基金會（NSF）和空間站的美國國家實驗室資助。埃爾帕索健康科學中心科學家該項目研究人員Munmun Chattopadhyay博士指出：“從這項研究中獲得的知識可用于開發技術和治療策略，以更好地對抗ASTRONAUTS經歷過的組織萎縮癥，并為患有嚴重心臟病的人打開改良方法的大門。”
特色圖片顯示了國際空間站。圖片來自NASA。
微重力如何影響我們的心臟？
參與該項目的研究人員包括Chattopadhyay博士和UTEP生物醫學工程師Binata Joddar博士。 Chattopadhyay博士是TTUHSC El Paso糖尿病與代謝重點研究中心的助理教授，該中心是Paul L. Foster醫學院分子與轉化醫學系的一部分。 Joddar博士是UTEP工程學院的助理教授，并領導該大學的啟發材料和基于干細胞的組織工程實驗室的研究。研究人員將共同合作，使用人類干細胞對小型心臟類器官進行3D生物打印。然后，這些心臟組織結構將被發送到國際空間站，在那里將暴露于軌道空間站近乎失重的環境中。研究人員希望，這將使人們對心臟萎縮有更好的了解，心臟萎縮是心臟組織的減少和削弱，從而導致難以將血液泵送到人體。這種情況通常會影響宇航員，這些宇航員會在微重力中花費很長的時間，這會導致嚴重的問題，因為弱化的心肌會導致諸如暈厥，心律不齊，心瓣膜問題甚至心力衰竭等癥狀。
心臟萎縮及相關疾病，心臟纖維化，除失重狀態的宇航員外，在地球上也是一個很大的問題。患有糖尿病，肌肉營養不良和癌癥等疾病的人，以及敗血癥和充血性心力衰竭等疾病的人，常常會出現心臟功能障礙和組織損傷。”
俄羅斯宇航員Aleksandr Samokutyaev從國際空間站拍攝的影像。圖片由Aleksandr Samokutyaev / Roscosmos攝
該項目的第一階段將專注于研究設計。在第一年的這一階段，喬達德博士將使用3D打印來制造心臟類器官。這將通過以生理比例耦合心臟細胞來模仿心臟組織來實現。進入第二年，研究人員將為機器人發射和太空飛行做準備。一旦類器官返回地球，該項目的第三年也是最后一年將集中在分析實驗數據上。
此外，Chatopadhyay博士和Joddar博士的項目將為El Paso社區提供教育機會。將為K-12學生設立一個講習班，圍繞組織工程學這個主題吸引當地年輕人，重點放在在空間站上進行的項目上。還為醫學生，實習生和居民提供了研討會，以討論將研究從地球實驗室過渡到太空的好處和挑戰。
國際空間站上的生物3D打印
TTUHSC El Paso和UTEP的合作研究項目是NSF和ISS國家實驗室在2019年作為組織組織工程研究合作的一部分而選擇的五項研究計劃之一。 NSF授予Chattopadhyay博士256,892美元和Joddar博士259,350美元的獎金，以表彰他們在該項目中的作用。隨著公司和組織尋求進一步了解太空飛行如何影響宇航員，國際空間站上已經進行了許多3D生物打印研究項目。例如，俄羅斯生物技術研究實驗室3D Bioprinting Solutions開發了其Organ.Aut磁性3D生物打印機，以研究外太空的長途飛行如何影響生物體。在先前從聯盟號MS-10航天器發射失敗之后，它于2018年被運送到聯盟號MS-11載人航天器上的國際空間站。在2019年末，公司宣布能夠使用Organ.Aut在ISS上以零重力對骨骼組織進行3D生物打印。該實驗是一項計劃的一部分，該計劃是在長期的行星際探險期間為宇航員移植創造骨骼植入物。
“人工微型心臟”（也稱為心臟類器官）將結合人類干細胞和3D生物打印技術制成。該項目于2019年9月開始，將在未來三年內進行。它由美國國家科學基金會（NSF）和空間站的美國國家實驗室資助。埃爾帕索健康科學中心科學家該項目研究人員Munmun Chattopadhyay博士指出：“從這項研究中獲得的知識可用于開發技術和治療策略，以更好地對抗ASTRONAUTS經歷過的組織萎縮癥，并為患有嚴重心臟病的人打開改良方法的大門。”
特色圖片顯示了國際空間站。圖片來自NASA。
微重力如何影響我們的心臟？
參與該項目的研究人員包括Chattopadhyay博士和UTEP生物醫學工程師Binata Joddar博士。 Chattopadhyay博士是TTUHSC El Paso糖尿病與代謝重點研究中心的助理教授，該中心是Paul L. Foster醫學院分子與轉化醫學系的一部分。 Joddar博士是UTEP工程學院的助理教授，并領導該大學的啟發材料和基于干細胞的組織工程實驗室的研究。研究人員將共同合作，使用人類干細胞對小型心臟類器官進行3D生物打印。然后，這些心臟組織結構將被發送到國際空間站，在那里將暴露于軌道空間站近乎失重的環境中。研究人員希望，這將使人們對心臟萎縮有更好的了解，心臟萎縮是心臟組織的減少和削弱，從而導致難以將血液泵送到人體。這種情況通常會影響宇航員，這些宇航員會在微重力中花費很長的時間，這會導致嚴重的問題，因為弱化的心肌會導致諸如暈厥，心律不齊，心瓣膜問題甚至心力衰竭等癥狀。
心臟萎縮及相關疾病，心臟纖維化，除失重狀態的宇航員外，在地球上也是一個很大的問題。患有糖尿病，肌肉營養不良和癌癥等疾病的人，以及敗血癥和充血性心力衰竭等疾病的人，常常會出現心臟功能障礙和組織損傷。”
俄羅斯宇航員Aleksandr Samokutyaev從國際空間站拍攝的影像。圖片由Aleksandr Samokutyaev / Roscosmos攝
該項目的第一階段將專注于研究設計。在第一年的這一階段，喬達德博士將使用3D打印來制造心臟類器官。這將通過以生理比例耦合心臟細胞來模仿心臟組織來實現。進入第二年，研究人員將為機器人發射和太空飛行做準備。一旦類器官返回地球，該項目的第三年也是最后一年將集中在分析實驗數據上。
此外，Chatopadhyay博士和Joddar博士的項目將為El Paso社區提供教育機會。將為K-12學生設立一個講習班，圍繞組織工程學這個主題吸引當地年輕人，重點放在在空間站上進行的項目上。還為醫學生，實習生和居民提供了研討會，以討論將研究從地球實驗室過渡到太空的好處和挑戰。
國際空間站上的生物3D打印
TTUHSC El Paso和UTEP的合作研究項目是NSF和ISS國家實驗室在2019年作為組織組織工程研究合作的一部分而選擇的五項研究計劃之一。 NSF授予Chattopadhyay博士256,892美元和Joddar博士259,350美元的獎金，以表彰他們在該項目中的作用。隨著公司和組織尋求進一步了解太空飛行如何影響宇航員，國際空間站上已經進行了許多3D生物打印研究項目。例如，俄羅斯生物技術研究實驗室3D Bioprinting Solutions開發了其Organ.Aut磁性3D生物打印機，以研究外太空的長途飛行如何影響生物體。在先前從聯盟號MS-10航天器發射失敗之后，它于2018年被運送到聯盟號MS-11載人航天器上的國際空間站。在2019年末，公司宣布能夠使用Organ.Aut在ISS上以零重力對骨骼組織進行3D生物打印。該實驗是一項計劃的一部分，該計劃是在長期的行星際探險期間為宇航員移植創造骨骼植入物。
3D BioFabrication設施（BFF）生物打印機。通過Techshot拍攝照片。
此外，來自佛羅里達州3D打印系統制造商nScrypt的3D生物制造設施（BFF）生物打印機和航天設備開發商Techshot也在國際空間站上。該系統于2019年通過SpaceX CRS-18貨運任務交付給國際空間站，能夠在微重力條件下制造人體組織。它被發送到國際空間站，以促進自支撐組織的產生，這將為治療方法提供更多的幫助。
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