我思う故に我あり

日常で感じたこと、考えたことを綴ります。

3Dプリントが作る心臓

すごいですね~!! 感激ですね~!!

3Dプリンター臓器が可能になる未来がここにあるのですね。

今も連絡を待つ臓器移植患者がいます。

まさに silver linings  ですね!!!

今日のVOAニュースより。

Let's get started!!!

 

 

 

 

科学者が初の実物大の3Dプリント人間の心臓モデルを作成

 

Scientists Create First Full-Size 3D Printed Human Heart Model

December 06, 2020

learningenglish.voanews.com

 

アメリカの研究者たちは、3Dプリント技術を用いて、初の実物大の人間の心臓モデルを作成したと発表しました。

 

このモデルは、生体材料を使用して、本物の人間の心臓に似た構造と組織を作り出すために特別に開発された3Dプリンターを使用して作成されました。

 

研究者らは、このモデル心臓は、医療専門家が人間の心臓機能に関連した操作を訓練するための有用なツールになると述べています。また、3Dプリンティング技術を用いて、完全に動作する心臓を製造して人の心臓に置き換える方法についての新たな研究の基礎としても利用されるでしょう。

 

この研究は、アメリカのカーネギーメロン大学のエンジニアリングチームが主導しました。結果は最近、ACS Biomaterials Science and Engineering誌に掲載された論文で発表されました。

 

チームを率いたのは、バイオメディカル工学のアダム・ファインバーグ教授。同チームはすでに、コラーゲンを”バイオプリント”できる3Dプリンターを開発しました。コラーゲンは、人体全体の組織に存在する主要な構造タンパク質です。

 

最新のプロジェクトの目標は、この同じバイオプリンティング技術を使用して、人間の心臓のリアルな実物大モデルを作成することでした。

 

 

 
ファインバーグ氏は声明の中で、彼のチームは、医師が心臓手術の準備のために慎重に検査できるようなモデルを作成することができたと述べています。しかし、新たに作成されたモデルは、実際の組織を操作するのと同じような反応を体験できるように、医師が心臓を ”操作” することも可能にした、と同氏は付け加えています。

 

科学者たちは以前にも人間の心臓の3Dプリントモデルを作ったことがあります。しかし、それらのモデルは、硬い物質で-プラスチックやゴムのような‐作られており、人間の心臓に見られる軟組織の材料をコピーするのには効果的ではありませんでした。

 

カーネギーメロン大学のチームによると、新しい3Dプリントのプロセスも簡単ではなかったといいます。というのも、コラーゲンなどの柔らかい物質は、最初は液体だからです。そのような物質を空気中で印刷すると、プロセス中にすぐに崩壊してしまいます。

 

そこで研究者たちは、軟質材料を3Dプリントする独自の方法を考え出しました。この方法では、ゼラチン物質を使用して、印刷中に構造体が崩れないように周囲を囲んでいます。

 

この研究チームの新しいモデル心臓は、海藻から作られた柔らかい天然物質であるアルギン酸塩と呼ばれる材料で作られています。研究者らによると、アルギン酸塩は人間の心臓を構成する組織と非常によく似た性質を持っているといいます。

 

 
 


例えば、研究者たちは、3Dプリントされた材料を、手術中に医師が傷口を塞ぐために使用する縫合糸でテストしました。研究チームによると、アルギン酸塩は縫合糸を支えるために伸びることができたといいます。

 

このプロセスを完成させた後、研究者たちは、より大きな物体を製造するために、3Dプリンタに追加の変更を加えました。患者のMRI画像を使用して、実物大の人間の心臓をモデル化して印刷することができました。MRIは、磁気共鳴画像法の略で、体内の臓器の電子画像を作成するシステムです。

 

ファイン・バーグ氏のチームはまた、開閉するやリアルな血管など、心臓の個々の要素の機能をコピーするように設計された組織の断片を使って実験を行いました。

 

研究者たちは、医師の訓練に使用できる心臓の動脈のモデルを3Dプリントすることにも成功したといいます。この研究グループによると、肝臓や腎臓など、他のリアルな臓器モデルの作成にも同じ方法を使うことができるといいます。

 

カーネギーメロン大学の元学生、イマン・ミルダマディ氏もこのプロジェクトの主任研究員でした。同氏は、バイオプリンティングのプロセスでは、実物大の機能的な人間の心臓を作るには、まだ ”大きなハードル” があることを認めています。しかし、最新の進展は、そのような努力のための

”基礎的な土台” を確立するのに役立つと、同氏は声明で述べています。

 

 

 

Scientists Create First Full-Size 3D Printed Human Heart Model

Shown is the 3D printed heart model created by researchers in Carnegie Mellon University's College of Engineering. (Carnegie Mellon/ACS Publications via YouTube)

 

American researchers say they have created the first full-size human heart model using 3D printing technology.

The model was made with a specially developed 3D printer that uses biomaterials to produce a structure and tissues similar to a real human heart.

The researchers say the model heart can be a useful tool to train medical professionals in operations related to human heart function. It could also be used as a basis for new research on ways to use 3D printing technology to produce fully operating hearts to replace in people.

The research was led by an engineering team at America’s Carnegie Mellon University. Results were recently published in a paper in ACS Biomaterials Science and Engineering.

The team was led by biomedical engineering professor Adam Feinberg. The team had already developed a 3D printer that could “bioprint” collagen. Collagen is the main structural protein that is found in tissues throughout the human body.

The goal of the latest project was to use this same bioprinting technology to create a realistic, full-size model of a human heart.

 

 

Feinberg said in a statement his team was able to create such a model that doctors can carefully examine to prepare for heart operations. But the newly-created models also permit the doctors to “manipulate” the heart, to experience similar reactions to working with real tissue, he added.

Scientists have made 3D printed models of the human heart before. But those models were made of harder substances – such as plastic or rubber – that were not effective in copying the soft tissue material found in the human heart.

The new 3D printing process was also not easy, the Carnegie Mellon team said. This is because soft materials, such as collagen, start out as a liquid. When such substances are printed in air, they quickly collapse during the process.

So the researchers came up with their own method to 3D print soft materials. The method uses a gelatin substance to surround the structures during the printing so they do not collapse.

The team’s new model heart is made from a material called alginate, a soft, natural substance made from seaweed. The researchers say alginate has very similar properties to tissues that make up the human heart.

 

 

For example, the researchers tested the 3D printed material with sutures, which doctors use to close up wounds during operations. The team said the alginate was able to stretch to support the sutures.

Once they had perfected the process, the researchers made additional changes to the 3D printer to produce larger objects. They were able to use MRI images from a patient to model and print a full-size human heart. MRI stands for magnetic resonance imaging, a system for producing electronic pictures of the organs inside the body.

Feinberg’s team has also experimented with pieces of tissue designed to copy the function of individual heart elements - such as valves that open and close and realistic blood vessels.

The researchers say they also successfully 3D printed a model of a heart artery that could be used to train doctors. The group says the same methods could be used to create other realistic organ models as well, such as livers or kidneys.

Former Carnegie Mellon student Eman Mirdamadi was another lead researcher on the project. He admitted that “major hurdles” still prevent the bioprinting process from producing a full-sized, functional human heart. But the latest progress helps establish the “foundational groundwork” for such efforts, he said in a statement.

 

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Words in This Story

 

3D printing – n. the process of printing a solid object from a digital model by printing many separate layers of the object

function – n. the way in which something works or operates

manipulate – v. to control something using the hands

gelatin n. a clear substance made from animal bones that is used to make some foods and other substances

seaweed – n. a type of plant that grows in the sea

suture n. a stitch used to sew up a cut or wound in a person's body

valve n. a part of the heart that controls the amount of blood flow

artery n. a thick tube that carries blood from the heart to other parts of the body

hurdle n. a problem that has to be dealt with before further progress is made

groundwork n. work that is done in preparation for work that will be done later