3D生物打印新突破：3D心脏具备收缩功能

最近，以色列塔维拉夫大学的研究人员利用人体组织制造了世界上第一个3D打印心脏，给需要“心脏置换”来延长寿命的晚期心力衰竭患者带来了新的希望。

自从20世纪60年代左右第一次肾脏和心脏移植成功以来，器官移植的临床技术日益提高，手术的成功率也不断提高。然而，在许多国家，器官服务员和捐赠者的数量差别很大。即使我们足够幸运地等待合适的器官并成功移植，手术后的排斥反应仍然会对病人的生命构成威胁。多年来，实现器官的完全“再生”已经成为一个医学梦想。

2010年，世界上第一台生物打印机使用培养的人类细胞创建了第一个血管，使人体器官的3D打印成为可能。2013年，一名心脏病专家完成了首个3D打印的“心脏”，它不仅具有与患者心脏高度一致的外观，还能跳动。然而，这种由塑料制成的“心脏”只能用于研究外科手术计划。确切地说，它只是一个“心脏模型”。

新印刷的3D心脏不仅有细胞、心室和心房，还有纵横交错的血管。印刷中使用的“墨水”来自从病人体内提取的脂肪组织。其中，分离的细胞在编辑后成为诱导多能干细胞，然后分化为构成心脏主体的心肌细胞和构成血管的内皮细胞。分离出的非细胞成分转化成“个性化凝胶”，就像建造房屋的“水泥”。它可以固定细胞的位置，发挥细胞外基质的作用，促进这些“小砖块”的发育和生长，建立联系，最终重组为功能性器官。既然印刷“原材料”来自病人自己，就没有必要担心被拒绝。

然而，目前3D心脏仅具有收缩功能。在进行动物移植实验之前，研究人员需要进一步培养和“教导”心脏细胞协同工作，以实现泵血的功能。在将其真正应用于人类心脏移植之前，还需要做更多的工作。除了心肌细胞和血管，心脏还包括成纤维细胞、神经细胞、脂肪等。如何协调不同类型细胞的生长环境还有待研究。此外，由于心脏扫描技术和打印机的分辨率有限，目前不可能打印心脏中的所有血管。

器官移植不仅包括心脏，还包括肝脏和肾脏。研究人员试图在器官印刷中“啃最坚硬的骨头”。

从用于术前分析的医学模型到植入人体的钛合金骨骼，从简单的组织到功能复杂的器官，研究人员在生物打印领域不断取得新的突破，给患者带来新的希望。