多倫多大學(xué)最新科研:生物人工左心室已上線

       多倫多大學(xué) （University of Toronto）是加拿大境內(nèi)最古老和最著名的大學(xué)之一，其建校時間為1827年，位于加拿大安大略省（Ontario）多倫多市（Toronto）。此外在學(xué)術(shù)方面，多倫多大學(xué)延續(xù)了自建校以來的優(yōu)秀傳統(tǒng)并始終以最高等級的教育水平幫助每一位在校生的學(xué)術(shù)研究以及個性發(fā)展。加拿大多倫多大學(xué)

　　近日多倫多大學(xué)應(yīng)用科學(xué)與工程學(xué)院的研究人員在實驗室中培育了一個人類左心室的小型模型。生物人工組織結(jié)構(gòu)由活的心臟細胞制成，其跳動的強度足以將液體泵入生物反應(yīng)器。

　　在人類心臟中，左心室將新鮮的含氧血液泵入主動脈，然后從那里進入身體其他部位。這種新的實驗室培養(yǎng)模型可以為研究人員提供一種研究各種心臟病和病癥以及測試潛在療法的新方法。

　　研究人員指出：通過我們的模型，我們可以測量射血量——每次心室收縮時排出多少液體——以及液體的壓力，以前的模型幾乎不可能做到這兩者。

　　Okhovatian和Mohammad Hossein Mohammadi畢業(yè)于多倫多大學(xué)，獲得化學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程碩士學(xué)位，是新論文的共同主要作者，該論文描述了他們設(shè)計的模型。他們的多學(xué)科團隊由化學(xué)工程與應(yīng)用化學(xué)系教授、該論文的高級作者Milica Radisic領(lǐng)導(dǎo)。

　　這三位研究人員都是流體技術(shù)研究和應(yīng)用中心(CRAFT)的成員。CRAFT是加拿大國家研究委員會和多倫多大學(xué)之間獨特的合作伙伴關(guān)系，擁有世界領(lǐng)先的專家，他們設(shè)計、制造和測試微型設(shè)備，以控制微米級流體流動，這一領(lǐng)域被稱為微流體。

　　研究團隊在CRAFT擁有的獨特設(shè)施使他們能夠創(chuàng)建像這樣的復(fù)雜器官芯片模型。

　　通過這些模型，研究者不僅可以研究細胞功能，還可以研究組織功能和器官功能，所有這些都無需進行侵入性手術(shù)或動物實驗。研究者還可以使用它們來篩選大型候選藥物分子庫的正面或負面影響。

　　組織工程師面臨的許多挑戰(zhàn)都與幾何有關(guān):雖然在二維環(huán)境下培養(yǎng)人體細胞很容易——例如，在一個扁平的培養(yǎng)皿中——但結(jié)果與在人體中出現(xiàn)的真實組織或器官并不太像。

　　為了進入三維空間，研究團隊使用了由生物相容聚合物制成的微型支架。這種支架通常帶有溝槽或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，植入心肌細胞后，在液體培養(yǎng)基中生長。

　　隨著時間的推移，活細胞一起生長，形成組織。支架的基本形狀或圖案促使生長的細胞在特定方向上對齊或伸展。電脈沖甚至可以用來控制它們的跳動速度——一種心臟組織的“訓(xùn)練館”。加拿大醫(yī)博類大學(xué)

　　對于生物人工左心室，研究者創(chuàng)建了一個支架，其形狀類似于由三個網(wǎng)狀面板組成的平板。在用細胞接種支架并讓它們生長大約一周后，研究人員將薄片圍繞一個空心聚合物軸滾動，他們稱之為心軸。

　　其結(jié)果是：一個由三層重疊的心臟細胞組成的管子，它們共同跳動，并在最后將液體從小孔中泵出。這根管子的內(nèi)徑為0.5毫米，高度約為1毫米，與懷孕19周的人類胎兒的腦室大小相當(dāng)。

　　到目前為止，只有少數(shù)幾次嘗試創(chuàng)建一個真正的3D心室模型，而不是平面的心臟組織。

　　幾乎所有這些都是用單層細胞制成的。但真正的心臟有很多層，每一層中的細胞以不同的角度定向。當(dāng)心臟跳動時，這些層不僅收縮，它們還會扭曲，有點像你擰毛巾把水?dāng)Q出來。這使心臟能夠泵出更多的血液。

　　該團隊能夠復(fù)制這種扭曲的排列方式，通過在他們的三個面板上分別使用不同角度的凹槽。

在與Temerty醫(yī)學(xué)院教授、大學(xué)健康網(wǎng)絡(luò)多倫多綜合研究所高級科學(xué)家Ren-Ke Li領(lǐng)導(dǎo)的實驗室的合作中，他們使用導(dǎo)電管測量了射血體積和壓力，這與在活著的患者中評估這些參數(shù)的工具相同。

更多留學(xué)干貨內(nèi)容，歡迎繼續(xù)關(guān)注學(xué)在加拿大官網(wǎng)和美國留學(xué)網(wǎng)以及我們的官方微信服務(wù)號。

更多留學(xué)申請規(guī)劃問題歡迎掃碼聯(lián)系小助手免費咨詢獲取干貨資料包

多倫多大學(xué)最新科研:生物人工左心室已上線

　　目前，該模型只能產(chǎn)生真實心臟射血壓力的一小部分（不到5%），但研究人員表示，鑒于模型的規(guī)模，這是意料之中的。該團隊的模型有三層，但真正的心臟會有十一層。

　　研究者表示：我們可以添加更多的層，但這會使氧氣難以擴散，因此中間層的細胞開始死亡。真正的心臟有脈管系統(tǒng)或血管來解決這個問題，所以我們需要找到一種方法復(fù)制那個。

　　研究者還指出：除了脈管系統(tǒng)問題，未來的工作將集中在增加細胞密度，以增加射血量和壓力。加拿大名校

　　他們還想找到一種方法來縮小或最終移除支架，這是真正的心臟所沒有的。

　　盡管概念驗證模型代表了重大進展，但要實現(xiàn)功能齊全的人造器官還有很長的路要走。別忘了，人類花了數(shù)百萬年的時間才進化出像人類心臟一樣復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。研究團隊不可能在短短幾年內(nèi)就完成整個過程的逆向工程，但隨著每一次的改進，這些模型對世界各地的研究人員和臨床醫(yī)生都變得更加有用。

        在一年一度的優(yōu)秀教授評選中，多大獲獎教授占全加拿大所有大學(xué)的四分之一。并且，此大學(xué)在多倫多市擁有多達三個校區(qū)，其概括了40多個具有加拿大最全研究資料的圖書館供86,000名注冊學(xué)生學(xué)習(xí)和參考。