心脏是一个复杂的器官，其目的很简单——泵送血液进入，然后再泵出。
它通过一种相互连接的称为心肌细胞的矩形细胞网络来实现这一点，这些细胞将血液泵入心脏的顶部（通过心房），然后从底部的室泵出。心脏上的起搏器细胞以每分钟 60 到 100 次的速度跳动，具体取决于个人的基础心率。
由于心脏的复杂性，此前尝试 3D 打印模型版本用于药物测试，甚至植入活人体内都未能成功——直到现在。
心脏的一部分
哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院（SEAS）的研究人员宣布，他们已开发出一种 3D 打印的心室模型，该模型在受到电刺激时能以自身固有的节奏跳动。诀窍在于一种新型的纤维注入凝胶（FIG）墨水，其设计使得内部的纤维能够像心肌细胞一样相互连接。
“FIG 墨水能够通过打印喷嘴流动，但是一旦结构打印完成，它就能保持其 3D 形状，”SEAS 研究员 Suji Choi 在接受《哈佛新闻》采访时说。“正是由于这些特性，我发现无需使用额外的支撑材料或支架，就可以打印出心室状结构和其他复杂的 3D 形状。”
这种新的 3D 墨水源于一位博士后研究员 Luke MacQueen 的想法，但它是在 SEAS 疾病生物物理学小组负责人 Kevin Parker 的实验室里开发的。该机器能够编织一种特别精细的微纤维材料。
3D 打印的心室能泵血多少？
Choi 使用该机器制造了一种薄的、棉状的薄片，她用声波将其分成小段，并将其添加到水凝胶墨水中。随着时间的推移，她找到了墨水和纤维段的正确比例，这些纤维段只有大约 100 微米长。使用正确的墨水，她打印了一个带有纤维和心肌细胞的心室，这些纤维和心肌细胞的排列方式与真实心脏中的一致。
当她施加一个电“起搏器”电流时，心室以协调的波浪状收缩。
“看到腔体实际上以与真实心室泵血类似的方式泵血，这非常令人兴奋，”Choi 说。
她对结构进行了改进，使其能够泵送比以前 3D 打印心脏尝试多 5 到 20 倍的液体量，并且该团队希望将其做得更厚、更像真实的心脏。
真实的心脏每天跳动 10 万次，每次产生的力足以挤压一个网球。从每单位重量来看，心脏是人体器官中能量需求最高的，并且依赖于多种能量来源。
“与真实心脏相比，我们的心室模型是简化的和小型化的，”Choi 说。
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