نقص مادرزادی قلب مشکلی در ساختار قلب است که حدودا از هر ۱۰۰ نوزاد، ۱ نفر با این بیماری متولد می‌شود. هنگامی که نوزادان با نقص شدید قلبی مانند انسداد شریان ریوی یا رشد ناقص قلب متولد می‌شوند هیچ درمان قابل اطمینانی برای این نواقص وجود ندارد. در نهایت، این نوزادان ممکن است در هفته‌های اولیه زندگی خود با چندین عمل جراحی قابل توجه روبرو شوند و بسیاری از آن‌ها حتی پس از چندین عمل جراحی زنده نمی‌مانند.
دکتر وحید سرپوشان استادیار گروه مهندسی پزشکی و تیم ایشان در دانشگاه صنعتی جورجیا با هدف کشف برخی از اسرار قلب انسان در حال رشد و کمک به درمان این نوزادان از پرینت زیستی سه بعدی در ایجاد مدل‌هایی از مراحل رشد قلب استفاده کردند. درک رشد طبیعی قلب و بررسی علل تاثیرگذار در نقص آن، سنگ بنای این جایزه بوده که سرپوشان بهار امسال از بنیاد ملی علوم دریافت کرد. این جایزه که به عنوان جوایز CAREER شناخته می شود، کمک هزینه‌ای پنج ساله بوده و معتبرترین جایز NSF برای اعضای هیئت علمی است.
این طرح اولین مدل سه بعدی پرینت شده از بافت قلب با استفاده از هیدروژل نرم است که قابلیت تزریق سلول به آن وجود دارد. محققان این طرح در تلاشند مدل‌هایی را تولید کنند که ساختار دقیق قلب را در دو مرحله تقلید کند: لوله جنینی قلب تقریباً ۲۰ روز پس از بارداری و قلب جنین کاملاً رشد یافته در ۳۰ تا ۳۴ هفتگی. در این طرح پرینت مدل قلب با جوهری از هیدروژل نرم، مشابه بافت قلب انجام شده و سلول‌های قلبی در آن کشت داده می‌شود، سپس با استفاده از یک بیوراکتور، جریانی مشابه جریان خون در آن شبیه سازی می‌شود. به نقل از دکتر سرپوشان مدل‌های حیوانی، مدل‌های ناقصی برای شبیه‌سازی رشد قلب انسان هستند. همچنین مدل‌های دو بعدی قابلیت ایجاد جریان در آن‌ها وجود ندارد. این طرح تنها روش شبیه سازی مراحل رشد قلب انسان و جایگزین مناسبی برای سایر روش‌ها است. وی در ادامه افزود که قابلیت ایجاد صدها مدل و تغییر پارامترهای موثر و به دنبال آن بررسی رفتار سلول بدون استفاده از مدل حیوانی و حتی آزمایشات بالینی از مزایای اصلی این طرح است. از این روش می‌توان در بررسی اثرات دارویی نیز استفاده کرد. همچنین می‌تواند برای کمک به جراحان در تکنیک‌های خود و توسعه روش‌های جدید نیز مورد استفاده قرار گیرد. به طور خاص، مطالعه‌ی سرپوشان و تیم او بر سرعت جریان خون در هر سه بعد و تنش‌های برشی که بر سلول‌های قلب در حال رشد اعمال می‌شود، تمرکز دارند. این عوامل سیگنال‌های مهمی برای سلول‌ها هستند که هنگام رشد یا حرکت یا تغییر آن‌ها را هدایت می‌کنند. هنگامی که جریان تغییر می‌کند، رشد بافت نیز تغییر می‌کند. هرگونه اختلال در جریان خون در طول رشد قلب می‌تواند منجر به رشد غیر عادی قابل توجهی شود. اینجاست که اهمیت این اندازه گیری‌ها مشخص می‌شود. در این مطالعه علاوه بر بررسی جریان خون که میکرو محیط اطراف سلول را تشکیل می‌دهد دو عامل کلیدی دیگر یعنی میزان سفتی بافت و غلظت پروتین‌های مختلف در بافت نیز بررسی می‌شود.
