体外3D工程心脏组织监测药物诱导的心脏毒性

心脏毒性是一种临床疾病，由使用抗生素等药物引起，对心脏产生有害影响，最终损害其功能能力。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后果。最近，来自POSTECH和佐治亚理工学院的联合研究小组通过3D打印技术成功创建了一个工程心脏，可以早期监测药物引起的心脏毒性。

该团队由POSTECH的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Kiehoon Kim教授(机械工程系)和Unyong Jeong教授(材料科学与工程系)领导，以及由Woon-Hong Yeo教授领导的佐治亚理工学院团队 Hojoong Kim博士使用生物混合3D打印制作了一种工程心脏模型，可以在他们的研究中对药物引起的心脏毒性进行体外监测。

详细介绍药物诱导的心脏毒性的无线、实时和连续监测的研究结果已在Advanced Materials上发表。

药物诱导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，但大多数常规心脏模型缺乏生理相关性，并且不太能预测药物的心脏毒性潜力。最近，3D工程心脏组织(EHT)已被引入为一种有前途的替代方法，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，缺乏合适的连续体外监测平台来测试急性和慢性药理作用仍然是一个障碍。

研究小组选择使用生物混合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与双柱接枝应变片(BPSG)传感器集成的平台。他们的方法涉及两个支柱的3D打印，随后将其嫁接到嵌入应变片的基板上。制造完成后，EHT被集成到BPSG传感器中，以创建一个能够实时监测心脏收缩的组织传感器平台。利用该平台和多通道无线设备，该团队实现了对EHT收缩的连续监测，并成功证明了其在测试药物引起的急性和慢性心脏毒性方面的效用。

传统的心脏模型收缩体外监测系统在长时间内以高时间分辨率处理大量基于图像的数据的能力受到限制。然而，研究团队开发的组织传感器平台有助于以相对较小的电读数量定量测量收缩力，从而实现长期和连续的监测。

“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，代表了制造下一代组织传感器平台的关键一步，”POSTECH的Jinah Jang教授说。

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