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(gè)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(zèng)。但自2014年1月以來，只有3407例器官捐贈(zèng)。而3D打印器官將會(huì)大大減少病人的等待時(shí)間。然而，我們還處于這項(xiàng)技術(shù)的初級(jí)階段。這真是一個(gè)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(jì)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(jī)、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(shí)，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(diǎn)。

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(jì)一張精確的藍(lán)圖。

2. 3D打印器官的材料是人體細(xì)胞而不是聚氯乙烯（PVC）塑料或金屬。除了真正的器官細(xì)胞，還需要干細(xì)胞、生物工程材料和一些人體不會(huì)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(gè)樣本被打印出，科學(xué)家們會(huì)把它放進(jìn)培養(yǎng)箱。因?yàn)檫@樣細(xì)胞才會(huì)慢慢融合，直到形成一個(gè)真正的器官。

3D打印器官有多難？

維克森林團(tuán)隊(duì)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(xì)胞材料，然后讓它們在體外融合生長。最困難的一點(diǎn)是，你不能直接將3D打印器官植入人體內(nèi)，因?yàn)檎嬲�的人體器官構(gòu)造非常復(fù)雜，就算那些打印細(xì)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(gè)軟件能夠制作非常細(xì)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(xì)胞材料不能像正常細(xì)胞一樣運(yùn)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(dòng)脈和毛細(xì)血管來運(yùn)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(gè)團(tuán)隊(duì)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(xì)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?yàn)檫@些3D打印器官大多不是功能性的，或者它們不會(huì)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(tuán)隊(duì)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(zèng)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(tuán)隊(duì)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(gè)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(tái)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(shí)現(xiàn)這一夢想，我們還有很長一段路要走。

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