Профессор биомедицинской инженерии Адам Файнберг и его команда создали первую полноразмерную трехмерную биопринтованную модель сердца человека, используя технику Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels (FRESH). Модель, показанная в недавнем видео (ниже) Американского химического общества и созданная на основе данных МРТ с использованием специально созданного 3D-принтера, реалистично имитирует эластичность сердечной ткани и швов. Эта веха представляет собой кульминацию двухлетних исследований, которые открывают как немедленные перспективы для хирургии, так и долгосрочные последствия для будущего биоинженерных исследований органов.
Новая технология 3D-биопечати была изобретена в лаборатории Файнберга, чтобы удовлетворить спрос на 3D-печатные мягкие полимеры. Печа использует иглу для введения биочернил в ванну с мягким гидрогелем, которая поддерживает объект во время печати. После завершения простое нагревание заставляет гидрогель плавиться, оставляя только трехмерный объект.
Хотя лаборатория Файнберга доказала как универсальность, так и надежность техники FRESH, основным препятствием была печать человеческого сердца в полном масштабе. Это потребовало создания нового 3D-принтера, специально созданного для размещения ванны с гидрогелем, достаточно большой для печати сердца реального размера, а также внесения незначительных изменений в программное обеспечение для поддержания скорости и точности печати.
В крупных больницах часто есть оборудование для 3D-печати моделей тела пациента, чтобы помочь хирургам обучать интернов и планировать фактическую процедуру, однако эти ткани и органы можно смоделировать только из твердого пластика или резины. Сердце команды Файнберга сделано из мягкого природного полимера под названием альгинат, что придает ему свойства, аналогичные свойствам настоящей сердечной ткани. Для хирургов это позволяет создавать модели, которые можно резать, накладывать на них швы и манипулировать ими, как с реальным сердце. «Теперь мы можем построить модель, которая позволяет не только визуально планировать, но и заниматься физическими упражнениями», - говорит Файнберг. «Хирург может манипулировать с моделью сердца, которое реагирует как настоящая ткань, так что, когда они попадают в операционную зону, у них появляется дополнительный уровень реалистичной практики в этой обстановке».
