3D打印“人造心脏”难度堪比登月?
昨天中国3D打印网报道了《科学家计划10年内开发3D打印技术心脏》,一项雄心勃勃的3D打印心脏计划在十年内为病人制造出天然的器官替代品。但负责这项“登月”行动的研究者又认为，3D打印技术必须利用生物学的自我组织能力来完成这项工作。
美国趣味科学网站11月18日报道称，用病人自己的脂肪干细胞制作3D打印心脏的想法源自美国肯塔基州路易斯维尔心血管病学创新研究所行政和科学主管斯图尔特·威廉姆斯。他的实验室已经开始研制新一代定制3D打印机，用于打印出一个包含所有部件的完整心脏——心脏肌肉、血管、心脏瓣膜和电组织。威廉姆斯说：“我们能够打印出心脏的各个部件，但我们正在研制新一代打印机，用来从下到上打印心脏。”
报道指出，这种心脏是致力于在再生医学领域内创造出3D打印器官的研究者最远大的目标之一。通过层层打印活细胞来制造人体组织的3D打印技术已经使得研究者们可以创造出小块器官，例如肝和肾——通常利用从脂肪或骨髓中提取的干细胞作为原料。
威廉姆斯和心血管病学创新研究所已经开始利用3D打印技术来制造他们所谓的“生物人造”心脏的各个部件。这种分段制作的方法可能最终可以让研究者们在一周内打印和组装出一个全功能心脏。威廉姆斯说：“我对我的同事们说，‘为什么我们不像造一架大飞机那样造它呢？’把这个器官分成单独的部件，找到制造这些部件的最佳办法，然后把它们组合在一起。” 报道称，制造实际大小的器官还需要研究者们打印出人体组织，包括保证器官健康运行的复杂的细小血管网络。威廉姆斯设想3D打印技术是制造较细血管的理想方法——他和他的同事已经利用3D打印以外的方法制造出移植手术所需的大血管。
报道指出，在最微小的范围内，3D打印机所能实现的生物工程任务仅此而已。最好的打印机可能只能打印几毫米的结构，而最小的血管直径也就几微米，一毫米相当于1000微米。
报道称，这就是3D打印技术只能让研究者们部分实现创造出一个完整心脏目标的原因。另外，研究者们还不得不依靠细胞天然的自我组织性质来连接血管，最终组合3D打印器官中的每个部件——这一过程可以在24小时内完成。威廉姆斯说：“我们将打印大约数十微米或者差不多接近数百微米的东西，然后细胞将经历自身的生物发育反应，从而实现正确的自我组织过程。”
大多数研究者认为，实际大小的3D打印器官不可能会在未来10年或者15年内成为现实，但心血管病学创新研究所在继续稳步推进其10年内制造出3D打印心脏的目标。威廉姆斯预计新一代“生物打印机”将于12月份开始开始批量生产。
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