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首个3D打印柔性心脏 可持续跳动3000次使人存活45分钟

来源:材料人微信公众号 浏览次数: 日期:2017-08-22 13:48

先进的3D打印和制造技术,可以生产柔性机器,未来可拯救无数生命。它们不仅可以用于搜索和救援的软体机器人,还可以为移动等待名单上的人们提供临时器官,苏黎世联邦理工学院研究团队制造和测试人工心脏。研究人员通过3D打印技术和失蜡铸造技术制造出一种硅胶心脏,像真正的器官一样。

 

 

ETH苏黎世功能材料工程教授温德林·斯塔克(Wendelin Stark)领导该项目。使用西门子CAD软件创建心脏模具,并使用3D打印,失蜡铸造技术来创建硅酮心脏,重量近400克; Stratasys uPrint SE Plus和HP Designjet 3D被用于实际的3D打印。它看起来像一颗真正的心脏,具有左心室和右心室;由一个充当器官肌肉的腔室分开。当腔室被加压空气充气和放气时,泵将液体从腔室中泵出。

 

博士生Nicholas Cohrs说:“它是一种具有复杂内在结构的硅胶整体。”

 

加压空气用于对人造心脏进行充气和放气,人造心脏是从血液腔抽取液体所需要的 - 这种行为代替了真正的人类心脏的肌肉收缩。这是项目的目标 - 尽可能模仿一个真正的人心。常规制造的血液泵可能引起问题,因为当患者没有生理脉冲时,机械部件可能遭受并发症。

 

Cohrs解释说:“因此,我们的目标是开发一种与病人本身大致相同大小的人造心脏,并在形式和功能上尽可能地模仿人的心脏。”

 

研究团队在《Artificial Organs》上发表了他们的实验结果,论文题为“A Soft Total Artificial Heart-First Concept Evaluation on a Hybrid Mock Circulation”。共同作者包括Cohrs,Meboldt和Stark,以及Marianne Schmid Daners,Volkmar Falk,A. Xavier Kohll,Michael Loepfe,Anastasios Petrou,Christoph M. Schumacher,Christoph T. Starck和Maria Yliruka。

柔软的人造心脏的素描,外形尺寸为毫米。 c)描绘了通向右心室(RV)和左心室(LV)的流动方向。

 

该团队能够证明3D打印的人造心脏像真正的心脏一样工作和运动。在测试设备时,研究人员使用了一种具有与人体血液相似粘度的液体,发现其以与人类心脏类似的方式发挥作用。然而,目前来说,柔软的心脏只能持续跳动约3,000次,等于不到一个小时(约30-45分钟),之后材料就不能再受到打击的压力了。但这似乎并不打扰研究人员。

 

“这只是可行性测试,”Cohrs解释说。 “我们的目标不是为了准备植入心脏,而是考虑人造心脏发展的新方向。”

 

论文链接:

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/aor.12956/full

文章来源:高分子材料

 

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