监测药物引起的心脏毒性的体外3D工程心脏组织

心脏毒性是一种由使用抗生素等药剂引起的临床病症，它会对心脏产生有害影响，最终损害其功能。左心室的收缩能力受损，可能导致心力衰竭，这是一种严重的临床结果。最近，来自POSTECH 和佐治亚理工学院的研究人员联合团队通过 3D 打印技术成功创建了一个工程心脏，可以对药物引起的心脏毒性进行早期监测。

该团队由 Jinah Jang 教授(机械工程系和融合 IT 工程系)、Uijung Yong(融合 IT 工程系)、Donghwan Kim(跨学科生物科学与生物工程学院)、Wan Kyun Chung 教授和 Keehoon 教授领导POSTECH 的 Kim(机械工程系)和 Unyong Jeong 教授(材料科学与工程系)以及佐治亚理工学院由 Woon-Hong Yeo 教授和 Hojoong Kim 博士领导的团队——使用生物混合技术制作了一个工程心脏模型3D打印，使体外m在他们的研究中监测药物引起的心脏毒性。最新一期《先进材料》(Advanced Materials)的封底内页刊登了详细介绍药物引起的心脏毒性的无线、实时和连续监测的研究结果，该杂志以材料工程报道而闻名，是最负盛名的期刊之一。

药物引起的心脏毒性被认为是药物开发早期阶段的主要挑战。虽然存在用于临床前心脏毒性测试的各种体外平台，但大多数传统心脏模型缺乏生理相关性，并且对药物的心脏毒性潜力的预测性较差。最近，3D 工程心脏组织 (EHT) 作为一种有前途的替代品被引入，它可以模拟心脏的生理收缩，并已被许多研究人员用于研究心肌收缩和药理作用。然而，缺乏用于连续体外监测以测试急性和慢性药理作用的合适平台仍然是一个障碍。

研究团队选择使用生物混合 3D 打印来设计超越传统模型的心脏模型。该团队开发了一个将 EHT 与双柱嫁接应变计 (BPSG) 传感器集成的平台。他们的方法涉及两个支柱的 3D 打印，这些支柱随后被移植到嵌入应变仪的基板上。制造后，EHT 被集成到 BPSG 传感器中，以创建能够实时监测心脏收缩的组织传感器平台。利用带有多通道无线设备的该平台，该团队实现了对 EHT 收缩的连续监测，并成功展示了其在测试药物引起的急性和慢性心脏毒性方面的实用性。

用于心脏模型收缩的传统体外监测系统在长时间处理具有高时间分辨率的大量基于图像的数据的能力方面存在局限性。然而，研究团队开发的组织传感器平台以相对较小的电读出量实现了收缩力的定量测量，从而实现了长期和连续的监测。

“这种用于创建组织传感器平台的生物混合 3D 打印技术具有推进药物开发的潜力，代表了向制造下一代组织传感器平台迈出的关键一步，”POSTECH 的 Jinah Jang 教授说。

该研究是在科学和信息通信技术部全球人力资源项目和信息通信技术促进研究所 (IITP)、科学和信息通信技术部再生医学项目以及卫生部和卫生部的支持下进行的福利、产业技术资源部和韩国产业技术评价院(KEIT)的突破性技术开发炼金术士项目、国家科学基金会(NSF)。