3D打印技术与干细胞研究治疗先天性心脏病

国际金属加工网 2018年05月22日

先天性心脏病是世界上最常见的先天性缺陷,每1,000名出生的婴儿中有九人就患有这种疾病。迈克尔戴维斯,乔治亚理工学院和埃默里大学生物医学工程系儿童心脏研究和结果中心(HeRO)主任,致力于利用先进技术解决儿科先天性心脏缺陷,特别是干细胞研究和3D打印

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3D打印技术与干细胞研究治疗先天性心脏病

戴维斯和他的实验室处理的条件包括左心室发育不良综合征(HLHS)和左心室心肌病。亚特兰大儿童医疗中心(CHOA)一直在为戴维斯和他的团队提供大量需要新型实验性治疗的儿科心脏病患者。

戴维斯说:“对于儿科医生,临床医生非常乐于合作并尝试新的手术和治疗方法。 在儿科领域,这些孩子的选择较少,父母和临床医生渴望尝试新疗法。”

戴维斯的研究包括广泛的干细胞研究。几年前,他注意到在旁路手术期间,少量组织被移除然后丢弃。戴维斯要求并获准使用该组织进行干细胞研究。然后他开始提取和量化干细胞,发现这些细胞具有很强的修复特性,并在注射到受损组织时释放愈合蛋白。

戴维斯首次使用干细胞临床试验,自体心脏干细胞注射治疗促发性左心综合征(ACT-HLHS)试验,并将在未来几个月内进行。临床医生会将干细胞注入患有先天性心脏病的婴儿的心脏,以改善心脏的功能。“对于HLHS的婴儿,我们不会重新生长左心室,而是试图加强和防止现有右心室的恶化,”戴维斯说。

戴维斯观察细胞并收集他们实验室中他们行为的定量数据,他从事脐带血,骨髓和心脏干细胞研究。与佐治亚理工学院综合细胞系统(EBICS)紧急行为的STC多样性总监Manu Platt一起,希望能够在三个不同的临床试验中结合来自患者的所有细胞数据,以创建大型数据库的细胞信号。研究信号,也被称为蛋白质分泌物,可以帮助戴维斯和 Platt确定某些细胞在治疗疾病方面的效果。“这些细胞可以采取多种方式,我们希望收集所有可能的信息,包括它们的基因组以及它们的释放情况,我们基本上想制定方程式来确定细胞如何响应。我们想把这些数据放在一起来来预测治疗效果。“

这些信息将使研究人员能够建立一个数学模型来识别细胞基因组,从而预测细胞在临床环境中的作用。然后他们可以确定这些细胞的最佳特征,并确定他们可以修复哪些疾病。戴维斯和他的实验室也使用3D打印来制作瓣膜,传单和补丁。生物医学工程博士候选人Aline Nachlas发现了一种可支持阀门单元3D打印的材料。瓣膜是使用来自患者的皮肤细胞制成的,这使得器官排斥的风险降至最低,并且允许器官与患者一起生长,这意味着将永远不需要替换。

干细胞补丁

“我们希望这些细胞能够打印阀门,目前,儿童正在接受动物瓣膜置换术,有时这些瓣膜置换太大,而且他们不能和孩子一起生长。这意味着更多的手术可以取代瓣膜,以及高剂量的免疫抑制剂。我们想创造一个与孩子一起生长的活瓣。”


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