心血管疾病(CVD)是世界范围内最主要的死亡原因，据世界卫生组织称，每年有1700多万人死亡。 许多形式的CVD在本质上是慢性的，这意味着它们随着时间的推移而恶化。 因此，一旦疾病被诊断出来，必须尽快开始治疗，以提供积极的病人结果。

对于某些形式的严重CVD，如慢性心力衰竭或广泛的心肌损伤，理想的治疗方法是心脏移植.. 由于可用供体组织短缺，这不能给予所有患者。 在美国，一个合适的捐献者的平均等待时间是6到12个月，大约每6人中就有1人在接受移植之前死亡。 显然需要更丰富的心脏供应，适合移植。

在促进这种供应方面取得重大进展之前，心脏病专家需要依靠他们所掌握的技术。 解决心力衰竭的一个常见策略是使用心脏泵，如左心室辅助装置(LVA D)。 机械化心脏也被探索作为治疗慢性心力衰竭的一种选择，当移植捐赠者没有。

目前的治疗方案在一定程度上是有用的，但需要个性化的解决方案来改善患者的结果和生活质量.. 这一需求正在推动心血管3D生物清洗技术的发展，该技术利用3D打印样技术将细胞和生物材料结合起来，组织生理和功能的仿生结构。

开发一种能够模拟天然心肌的机械和导电特性的动态心脏组织对研究人员来说是困难的。 许多挑战阻碍了它们的发展，其中包括重新制造组织基质和为每个细胞提供足够的氧气供应。

三维生物清洗的成功取决于研究人员对组织的血管化能力。 由于这个原因，最近的许多重点都放在血管的产生上。 已经进行了几项有希望的研究。 例如，加州大学圣地亚哥分校3D的研究人员打印了一个功能血管网络，一旦植入小鼠，与动物的血管合并，并能够输送血液。 在过去几年里，四川Revotek、赖斯大学和宾夕法尼亚大学也报道了类似的成就。

当我们走向三维生物清洗心脏组织时，一个重要的创新是细胞片的发展。 日本企业集团Terumo已将日本治疗心力衰竭的心片商业化。 为了发展心片，肌肉组织是从病人的腿和培养在体外。 特鲁莫开发了一种组织培养板，允许细胞在温度降低时漂浮在完整的薄片中，从而保持细胞外基质，当细胞被其他方法移除时，细胞会丢失。

心脏组织工程技术，如这种技术，可以用来创造功能结构，能够重建心肌梗死后受损心肌的结构和功能。 工程心脏组织，通常以“补丁”的形式出现，直接植入疤痕组织。 其目的是通过加强心脏的结构和提高其泵血能力来补偿心脏功能的降低。 这样，研究人员希望减少移植的需要，改善恢复，防止随后的事件。

世界各地的研究人员正在开发“心脏贴片”。 在2019年6月，伦敦帝国学院宣布创建拇指大小的心脏组织斑块，在三天后开始自发跳动，并在一个月内开始模拟成熟的心脏组织。 这些补丁成功地导致了心脏功能的改善后，心脏病发作仅四周。 重要的是，在那之后，血管似乎在斑块内形成。 临床试验预计在2020年或2021年进行..

一旦植入，心脏贴片不仅可以促进心脏组织再生。 例如，仿生贴片可以提供电击并充当起搏器。 特拉维夫大学的科学家还研究了将电子传感器集成到贴片中，以便能够远程监测心脏活动。

虽然研究人员还没有能够创造出一个功能齐全的人造心脏，但在2019年实现了一个重要的飞跃。 特拉维夫大学的研究人员公布了第一个3D生物打印的心脏，包括腔室、心室和血管。 为了做到这一点，对病人的脂肪组织进行活检，以产生所需的细胞。 首先产生患者特异性心脏斑块，然后形成整个心脏。 虽然心脏有能力收缩，但它还有很长的路要走，因为它还不能泵血，而且是樱桃的大小。

3D生物清洗有可能为需要移植的患者提供心脏或血管。 组织将由自己的细胞制成，从而大大降低了被排斥的风险。 尽管最近有希望的创新，3D生物清洗技术仍然在早期，不太可能成为一个可行的治疗选择在不久的将来，因为它目前面临许多障碍（技术和监管）。 这将改变一旦技术的发展和全尺寸的心脏和船只可以有效和规模建设。

要了解更多关于三维生物清洗心血管组织的技术，或关于心血管疾病管理的整体主题，请参阅IDTechEx的报告：“心血管疾病2020-2030”可在IDTechEx网站在www.IDTechEx.com/CVD。

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