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【中國(guó)智能制造網(wǎng) 技術(shù)前沿】 先天性心臟病是世界上常見(jiàn)的先天性缺陷，每1,000名出生的嬰兒中有九人就患有這種疾病。邁克爾戴維斯，喬治亞理工學(xué)院和埃默里大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系兒童心臟研究和結(jié)果中心(HeRO)主任，致力于利用先進(jìn)技術(shù)解決兒科先天性心臟缺陷，特別是干細(xì)胞研究和3D打印。
3D打印技術(shù)與干細(xì)胞研究治療先天性心臟病
戴維斯和他的實(shí)驗(yàn)室處理的條件包括左心室發(fā)育不良綜合征(HLHS)和左心室心肌病。亞特蘭大兒童醫(yī)療中心(CHOA)一直在為戴維斯和他的團(tuán)隊(duì)提供大量需要新型實(shí)驗(yàn)性治療的兒科心臟病患者。
戴維斯說(shuō)：“對(duì)于兒科醫(yī)生，臨床醫(yī)生非常樂(lè)于合作并嘗試新的手術(shù)和治療方法。 在兒科領(lǐng)域，這些孩子的選擇較少，父母和臨床醫(yī)生渴望嘗試新療法。”
戴維斯的研究包括廣泛的干細(xì)胞研究。幾年前，他注意到在旁路手術(shù)期間，少量組織被移除然后丟棄。戴維斯要求并獲準(zhǔn)使用該組織進(jìn)行干細(xì)胞研究。然后他開(kāi)始提取和量化干細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞具有很強(qiáng)的修復(fù)特性，并在注射到受損組織時(shí)釋放愈合蛋白。
戴維斯使用干細(xì)胞臨床試驗(yàn)，自體心臟干細(xì)胞注射治療促發(fā)性左心綜合征(ACT-HLHS)試驗(yàn)，并將在未來(lái)幾個(gè)月內(nèi)進(jìn)行。臨床醫(yī)生會(huì)將干細(xì)胞注入患有先天性心臟病的嬰兒的心臟，以改善心臟的功能。“對(duì)于HLHS的嬰兒，我們不會(huì)重新生長(zhǎng)左心室，而是試圖加強(qiáng)和防止現(xiàn)有右心室的惡化，”戴維斯說(shuō)。
戴維斯觀察細(xì)胞并收集他們實(shí)驗(yàn)室中他們行為的定量數(shù)據(jù)，他從事臍帶血，骨髓和心臟干細(xì)胞研究。與佐治亞理工學(xué)院綜合細(xì)胞系統(tǒng)(EBICS)緊急行為的STC多樣性總監(jiān)Manu Platt一起，希望能夠在三個(gè)不同的臨床試驗(yàn)中結(jié)合來(lái)自患者的所有細(xì)胞數(shù)據(jù)，以創(chuàng)建大型數(shù)據(jù)庫(kù)的細(xì)胞信號(hào)。研究信號(hào)，也被稱為蛋白質(zhì)分泌物，可以幫助戴維斯和 Platt確定某些細(xì)胞在治療疾病方面的效果。“這些細(xì)胞可以采取多種方式，我們希望收集所有可能的信息，包括它們的基因組以及它們的釋放情況，我們基本上想制定方程式來(lái)確定細(xì)胞如何響應(yīng)。我們想把這些數(shù)據(jù)放在一起來(lái)來(lái)預(yù)測(cè)治療效果。“
這些信息將使研究人員能夠建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型來(lái)識(shí)別細(xì)胞基因組，從而預(yù)測(cè)細(xì)胞在臨床環(huán)境中的作用。然后他們可以確定這些細(xì)胞的佳特征，并確定他們可以修復(fù)哪些疾病。戴維斯和他的實(shí)驗(yàn)室也使用3D打印來(lái)制作瓣膜，傳單和補(bǔ)丁。生物醫(yī)學(xué)工程博士候選人Aline Nachlas發(fā)現(xiàn)了一種可支持閥門單元3D打印的材料。瓣膜是使用來(lái)自患者的皮膚細(xì)胞制成的，這使得器官排斥的風(fēng)險(xiǎn)降至低，并且允許器官與患者一起生長(zhǎng)，這意味著將永遠(yuǎn)不需要替換。
干細(xì)胞補(bǔ)丁
“我們希望這些細(xì)胞能夠打印閥門，目前，兒童正在接受動(dòng)物瓣膜置換術(shù)，有時(shí)這些瓣膜置換太大，而且他們不能和孩子一起生長(zhǎng)。這意味著更多的手術(shù)可以取代瓣膜，以及高劑量的免疫抑制劑。我們想創(chuàng)造一個(gè)與孩子一起生長(zhǎng)的活瓣。”
(原標(biāo)題：3D打印技術(shù)與干細(xì)胞研究治療先天性心臟病)
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