多伦多大学最新科研:生物人工左心室已上线
多伦多大学最新科研:生物人工左心室已上线
多伦多大学 （University of Toronto）是加拿大境内最古老和最著名的大学之一，其建校时间为1827年，位于加拿大安大略省（Ontario）多伦多市（Toronto）。此外在学术方面，多伦多大学延续了自建校以来的优秀传统并始终以最高等级的教育水平帮助每一位在校生的学术研究以及个性发展。加拿大多伦多大学
近日多伦多大学应用科学与工程学院的研究人员在实验室中培育了一个人类左心室的小型模型。生物人工组织结构由活的心脏细胞制成，其跳动的强度足以将液体泵入生物反应器。
在人类心脏中，左心室将新鲜的含氧血液泵入主动脉，然后从那里进入身体其他部位。这种新的实验室培养模型可以为研究人员提供一种研究各种心脏病和病症以及测试潜在疗法的新方法。
研究人员指出：通过我们的模型，我们可以测量射血量——每次心室收缩时排出多少液体——以及液体的压力，以前的模型几乎不可能做到这两者。
Okhovatian和Mohammad Hossein Mohammadi毕业于多伦多大学，获得化学和生物医学工程硕士学位，是新论文的共同主要作者，该论文描述了他们设计的模型。他们的多学科团队由化学工程与应用化学系教授、该论文的高级作者Milica Radisic领导。
这三位研究人员都是流体技术研究和应用中心(CRAFT)的成员。CRAFT是加拿大国家研究委员会和多伦多大学之间独特的合作伙伴关系，拥有世界领先的专家，他们设计、制造和测试微型设备，以控制微米级流体流动，这一领域被称为微流体。
研究团队在CRAFT拥有的独特设施使他们能够创建像这样的复杂器官芯片模型。
通过这些模型，研究者不仅可以研究细胞功能，还可以研究组织功能和器官功能，所有这些都无需进行侵入性手术或动物实验。研究者还可以使用它们来筛选大型候选药物分子库的正面或负面影响。
组织工程师面临的许多挑战都与几何有关:虽然在二维环境下培养人体细胞很容易——例如，在一个扁平的培养皿中——但结果与在人体中出现的真实组织或器官并不太像。
为了进入三维空间，研究团队使用了由生物相容聚合物制成的微型支架。这种支架通常带有沟槽或网状结构，植入心肌细胞后，在液体培养基中生长。
随着时间的推移，活细胞一起生长，形成组织。支架的基本形状或图案促使生长的细胞在特定方向上对齐或伸展。电脉冲甚至可以用来控制它们的跳动速度——一种心脏组织的“训练馆”。加拿大医博类大学
对于生物人工左心室，研究者创建了一个支架，其形状类似于由三个网状面板组成的平板。在用细胞接种支架并让它们生长大约一周后，研究人员将薄片围绕一个空心聚合物轴滚动，他们称之为心轴。
其结果是：一个由三层重叠的心脏细胞组成的管子，它们共同跳动，并在最后将液体从小孔中泵出。这根管子的内径为0.5毫米，高度约为1毫米，与怀孕19周的人类胎儿的脑室大小相当。
到目前为止，只有少数几次尝试创建一个真正的3D心室模型，而不是平面的心脏组织。
几乎所有这些都是用单层细胞制成的。但真正的心脏有很多层，每一层中的细胞以不同的角度定向。当心脏跳动时，这些层不仅收缩，它们还会扭曲，有点像你拧毛巾把水拧出来。这使心脏能够泵出更多的血液。
该团队能够复制这种扭曲的排列方式，通过在他们的三个面板上分别使用不同角度的凹槽。
在与Temerty医学院教授、大学健康网络多伦多综合研究所高级科学家Ren-Ke Li领导的实验室的合作中，他们使用导电管测量了射血体积和压力，这与在活着的患者中评估这些参数的工具相同。
更多留学干货内容，欢迎继续关注学在加拿大官网和美国留学网以及我们的官方微信服务号。
更多留学申请规划问题欢迎扫码联系小助手免费咨询获取干货资料包
多伦多大学最新科研:生物人工左心室已上线
目前，该模型只能产生真实心脏射血压力的一小部分（不到5%），但研究人员表示，鉴于模型的规模，这是意料之中的。该团队的模型有三层，但真正的心脏会有十一层。
研究者表示：我们可以添加更多的层，但这会使氧气难以扩散，因此中间层的细胞开始死亡。真正的心脏有脉管系统或血管来解决这个问题，所以我们需要找到一种方法复制那个。
研究者还指出：除了脉管系统问题，未来的工作将集中在增加细胞密度，以增加射血量和压力。加拿大名校
他们还想找到一种方法来缩小或最终移除支架，这是真正的心脏所没有的。
尽管概念验证模型代表了重大进展，但要实现功能齐全的人造器官还有很长的路要走。别忘了，人类花了数百万年的时间才进化出像人类心脏一样复杂的结构。研究团队不可能在短短几年内就完成整个过程的逆向工程，但随着每一次的改进，这些模型对世界各地的研究人员和临床医生都变得更加有用。
在一年一度的优秀教授评选中，多大获奖教授占全加拿大所有大学的四分之一。并且，此大学在多伦多市拥有多达三个校区，其概括了40多个具有加拿大最全研究资料的图书馆供86,000名注册学生学习和参考。
