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長久以來，科學家一直在試圖複製出器官結構及其功能，以利測試藥物的安全性與有效性；過去十年中，3D 列印技術的進步為生物工程師構建心臟組織和結構提供了新的可能性！他們的目標包括創建更好的體外平臺、用於發現治療心臟病的新療法；一個更遙遠的目標則是製造可用於移植的組織。然而，到目前為止，僅靠 3D 列印技術還無法實現與真實生理狀態相同的心肌細胞排列。

不過，哈佛大學的研究人員日前在《Nature Materials》中發表了他們所開發出的一種注入明膠纖維的新型水凝膠 (fiber-infused gel, FIG)，可做為 3D 列印時的「墨水」，所列印出的人類心室結構，可讓心肌細胞附著、整齊排列，並協調地跳動著！

在製造 FIG 墨水時，研究人員先利用「旋轉噴射紡絲技術」，用類似棉花糖紡絲的方法製造出外觀與棉花相似的微纖維薄片材料；接著再用超音波將之打斷為長度 80-100 微米、直徑 5-10 微米的纖維，然後再將這些纖維混入水凝膠墨水中。不過，最困難部分還是在如何確認墨水中纖維和水凝膠的理想比例，才能保持纖維排列與 3D 列印結構的整體完整性。

有趣的是，使用 FIG 墨水列印出 2D 和 3D 結構時，附著上去的心肌細胞會隨著墨水內纖維的方向排列。因此，透過控制列印方向，科學家就可以控制心肌細胞如何排列。另外，當研究人員對用 FIG 墨水製作出的心室結構施加電刺激時，可引發「與纖維方向一致的協調收縮波」，而且，改變列印方向和油墨配方時，還可以產生更強的收縮。

研究人員表示，雖然與真實的心臟相比，新的 3D 列印心室模型還是相當簡化、微型化，也還不如真正心臟組織堅固，但它可輸出的液體量已經是以往 3D 列印心室的 5-20 倍。研究小組目前正在努力構建更逼真的心臟組織，讓其肌肉壁更厚，以更加有力地輸出液體。

該團隊表示，此技術還可用於製造心臟瓣膜、雙腔微型心臟等。此外，他們也還在開發其他方法，將繼續探索為再生療法建構人體組織！

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資料來源：Harvard