人工心脏瓣膜（来源：哈佛大学）近日，麻省理工学院联合哈佛医学院，以及其他一些研究机构的科学家们共同在《科学机器人》上发表了一项研究成果——仿生心脏，它将被用来模拟测试人工瓣膜和其他心脏设备。这种被称为“生物机械混合心脏”的仿生心脏极其接近真实生物心脏，它的构成一部分是用化学方法保存的活体心脏组织，另一部分是帮助心脏输送血液的人造基体。如下图所示，心脏下部的肌肉组织被替换成了人造心肌，这种人造心肌是一个柔软的、由TissueSil粘合剂组合起来的人造模型，类似汽泡纸。图
心脏下部的肌肉组织被替换成了人造心肌（来源：MITNews）人造肌肉的方向模拟心脏天然的纤维形态，研究人员可以远程充气，通过挤压心脏内部来模拟真实的心脏跳动方式和血液循环。这样一来，研究人员就可以在这个仿生心脏上进行测试、微调和迭代，从而降低心脏设备开发的成本。混合型心脏的点子是如何想到的呢？论文通讯作者之一，麻省理工学院机械工程助理EllenRoche此前曾研究过用软体套管包裹完整的活体心脏帮助患者输送血液，但心肌从体内取出后很快就会变硬。另一方面，如果完全用人工心脏的话又无法观察到心脏复杂的解剖结构。图
“生物机械混合心脏”（来源：AAAS）所以，团队最终选择设计一种柔软的人造基体替代心肌，并在左心室尝试验证他们的想法。Roche表示：“左心室工作时压力较大，重建难度高，不过我们想要先从难的部分开始。”在实际操作中，他们发现了螺旋形心室心肌带理论（thehelicalventricularmyocardialbandtheory），该理论认为心肌本质上是一个巨大的螺旋带，包裹着每个心室。因此他们没有选择从3D角度复制心肌纤维的方向，而是将之移除并展开，形成一条平带，这样的几何结构更容易被重建。最终形成的人造纤维基体是由细的呼吸管构成的，每根呼吸管连接着一串可充气的气泡，他们根据肌肉纤维成像图来确定方向。当研究人员以心跳频率向气泡膜中泵入空气，并对仿生心脏的反应进行成像时，它的收缩方式与真实心脏活动和输送血液的方式类似。Roche表示：“这样一来就可以实现从人造肌肉到生物组织的运动传递。”