新的生物制造法揭示了心脏螺旋组织结构的重要性

通过使用一种名为聚焦旋转喷射纺纱（FRJS）的新型增材制造方法，研究人员能够制作出人体心脏组织的三维螺旋排列的生物杂交模型。这些发现不仅为了解心脏螺旋结构如何影响心脏功能提供了新的见解，它们还为采用简化方法制造具有复杂3D几何形状的组织和器官提供了概念验证。心脏的泵血作用来自心肌细胞（即心脏的肌细胞），它们组成了包裹心室的螺旋纤维。心脏每跳动一次，这种排列都会产生收缩与扭动的组合运动。虽然人们长期猜测扭动对心脏泵血效率十分重要，但心脏的螺旋组织结构与其功能的关系一直难以评估。此外，导致心室扭动改变的结构异常与心力衰竭有关。为此，了解和复制心脏组织的螺旋结构至关重要。Huibin Chang和同事在此介绍了FRJS，这是一种用离心喷射纺纱快速形成细长纤维并将其沉积到复杂 3D 排列中的增材制造方法。因为像这样的纤维可用于引导组织形成，FRJS可以重建通过传统生物制造术不可能实现的组织解剖结构。Chang 等人制造了与天然人类心脏具有相似结构特性的心室。他们还能够用生物制造术制作纤维排列方向错误的病变心脏模型。一旦这些支架植入人类心肌细胞，作者就能证明螺旋结构可提高心脏性能。Michael Sefton 和 Craig Smith 在相关的《视角》中将这些发现置于更广泛的再生医学背景中。他们写道：“心脏不仅仅是一个简单的泵。尽管如此，Chang 等人已经朝着制造与生物力学等效的功能结构迈出了一步。”