關(guān)于3D打印器官 你需要知道的事

毫無疑問，3D打印可以啪嘰啪嘰地做出巧克力、玩具、模型車之類的小玩意，聽起來很好玩很奇妙不是？可是，很多研究3D打印的科學(xué)家可不覺得弄這個單單是好玩，他們鼓搗3D打印，著眼的是打印出功能性的人體器官，救死扶傷。來咱考慮下：要是我們能按需求打印出人體器官，那病人們就不用為器官移植等那么久了。就算是在美帝，到現(xiàn)在也有78837人眼巴巴地等著器官捐贈。但自2014年1月以來，只有3407例器官捐贈。而3D打印器官將會大大減少病人的等待時間。然而，我們還處于這項技術(shù)的初級階段。這真是一個令人悲傷的故事，畢竟打印人體器官可比打印塑料玩具復(fù)雜得多。今天帶大家了解一下牛逼哄哄但是困難重重的3D打印器官。

什么是3D打印器官?

生物打印的研究歷史已經(jīng)很悠久了，但是直到上世紀90年代末才走上正軌。這還得感謝威克森林（Wake Forest）再生醫(yī)學(xué)研究所的科學(xué)家們，他們打印出構(gòu)成人體膀胱的人工合成塊。這此乃一大突破，但是并未打印出真正的人體膀胱。2000年，艾萊姆森大學(xué)的生物工程學(xué)家Thomas Boland開始改造噴墨打印機、制造生物墨水、打印3D器官。

2007年，世界上最早的3D生物打印公司Organovo成立。彼時，Organovo打印出肺組織樣本，用于毒品測試與調(diào)查。該公司希望在不久的將來能打印出功能性肺器官，并在為此努力中。

如何打印器官？

雖然打印出人體器官和打印塑料玩具過程非常相似，比如都需要用墨水（或生物墨水）一層一層地重疊打印。但是，它們之間還是存在許多不同點。

1. 我們知道大部分的人體器官長得什么樣，但是要打印它們，科學(xué)家需要做很多。首先他們得為病人做CT和MRIs掃描，其次他們需要用電腦軟件檢測結(jié)果，然后為病人的3D打印器官設(shè)計一張精確的藍圖。

2. 3D打印器官的材料是人體細胞而不是聚氯乙烯（PVC）塑料或金屬。除了真正的器官細胞，還需要干細胞、生物工程材料和一些人體不會排斥的替代品。比如說，2012年一位83歲的老太太順利安上了3D打印鈦下巴，2013年美國一位男子順利安上了3D打印塑料頭骨。

3. 一旦一個樣本被打印出，科學(xué)家們會把它放進培養(yǎng)箱。因為這樣細胞才會慢慢融合，直到形成一個真正的器官。

3D打印器官有多難？

維克森林團隊領(lǐng)導(dǎo)者Anthony Atala表示，3D打印器官過程非常復(fù)雜。首先，你得找到可用于構(gòu)成器官的細胞材料，然后讓它們在體外融合生長。最困難的一點是，你不能直接將3D打印器官植入人體內(nèi)，因為真正的人體器官構(gòu)造非常復(fù)雜，就算那些打印細胞材料完美地融合在了一起，也并不意味著它們能像真正的人體器官一樣工作�？的螤柎髮W(xué)生物工程學(xué)家Hod Lipson表示，世界上還沒有一個軟件能夠制作非常細致的器官樣本，供研究人員參考。

3D打印器官的困難之處不單單是打印細胞材料不能像正常細胞一樣運作，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)打印血管非常困難。器官需要靜脈、動脈和毛細血管來運輸血液、提供營養(yǎng)，但是要打印出又長又瘦的血管是一件極其困難的事。

前行道路雖然充滿困難，勇敢嘗試的人還是有的。今年5月，布里格姆的一個團隊與一家女子醫(yī)院合作，用糖基分子瓊脂糖來制作血管樣本。哈佛大學(xué)科學(xué)家Jennifer Lewis也正在致力于研究為3D打印器官提供血液和營養(yǎng)的方法。另外，康奈爾大學(xué)生物工程學(xué)家用活細胞和可注射凝膠打印出了人造耳朵。

3D打印器官的未來

迄今為止，我們已經(jīng)有了很多半成功例子。我們說它們半成功是因為這些3D打印器官大多不是功能性的，或者它們不會存活太久。比如，Organovo成功打印出迷你人體肺器官，但是它只存活了40天。另外，路易斯維爾大學(xué)的一支團隊于今年4月成功打印出心臟瓣膜和小靜脈，他們希望能用此制造功能性心臟。

Atala說，現(xiàn)在器官捐贈需求名單上，90%的病人需要腎臟。這也許就是中國科學(xué)家團隊致力于打印小型腎臟的原因，但不幸的是，他們打印出來的腎臟只存活了四個月。Anthony Atala現(xiàn)在也在研究打印腎臟的方法，他甚至在TED展示了他的研究成果。在演講中，他還展示了3D打印器官的未來：平臺掃描儀直接掃描和測量病人患處，然后直接在人體身體內(nèi)部打印器官，3D打印器官變得簡易而有愛。構(gòu)想的未來奇妙而美好，但要想實現(xiàn)這一夢想，我們還有很長一段路要走。

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