3D生物打印器官，尤其是打印心臟，正在為全世界的研究人員和醫(yī)療專業(yè)人員提供幫助。 盡管目前看來還不是很現(xiàn)實(shí)，但該領(lǐng)域非常有前景。 接下來，筆者將為您介紹一下2018年最具潛力的3D打印——打印心臟項目。

       一、生物打印

       3D生物打印是使用增材制造技術(shù)，將細(xì)胞，化合物和生物材料結(jié)合在一起，形成醫(yī)療和組織工程中使用的組織樣結(jié)構(gòu)。與使用細(xì)絲或塑料的傳統(tǒng)FDM 3D打印機(jī)不同，生物3D打印機(jī)使用“bioink”，它是生物材料和細(xì)胞的混合物。

       可以想象，這項技術(shù)對于醫(yī)療行業(yè)來說非常重要，其主要用途是可以挽救數(shù)百萬需要更換器官，或需要移植的患者的生命。據(jù)統(tǒng)計，美國每天約有20人因為沒有器官更換而死亡。更糟糕的是，有些更換的器官因為身體機(jī)能的排斥情況，也可能面臨著移植的失敗。因此，如果能夠使用患者自己的細(xì)胞3D打印人造器官，就可以消除移植行業(yè)中這種主要缺陷。

       二、Biolife4D成功展示了人體心臟組織的實(shí)際生物打印

       今年，總部位于芝加哥的Biolife4D公司成功展示了人體心臟組織的實(shí)際生物打印。

       他們的過程始于磁共振成像程序，用于創(chuàng)建患者心臟的3D圖像。接下來就是設(shè)計新心臟的數(shù)字模型，以匹配原始的形狀和大小。

       使用心臟細(xì)胞結(jié)合營養(yǎng)素和其他生物材料創(chuàng)建bioink。這些心臟細(xì)胞來自患者自己通過血液樣本。來自血液的細(xì)胞實(shí)際上被重新編程以產(chǎn)生專門誘導(dǎo)的多能干細(xì)胞，然后可以將其轉(zhuǎn)化以產(chǎn)生心臟細(xì)胞。

       最后，3D生物打印機(jī)打印心臟組織，然后在生物反應(yīng)器中成熟，使其準(zhǔn)備移植。

       請記住，整個過程目前是公司希望實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。目前，他們已經(jīng)能夠成功地打印出一塊血管化和導(dǎo)電的心臟組織。這意味著心臟組織的碎片具有血液流動并且可以像真正的心臟一樣收縮。該公司的下一個里程碑是創(chuàng)建替代心臟瓣膜，小直徑血管移植物和微型3D打印心臟 （大約相當(dāng)于鼠標(biāo)心臟的大小 ） 然后再轉(zhuǎn)移到人類身上。

       三、維克森林再生醫(yī)學(xué)研究所

       維克森林再生醫(yī)學(xué)研究所所長Anthony Atala博士是3D生物打印領(lǐng)域的一個重要名稱。 他的團(tuán)隊已經(jīng)成功地將膀胱移植到活體患者體內(nèi)。 在2018年4月，他們進(jìn)一步發(fā)表了一篇論文，描述了他們?nèi)绾问褂么笫笮呐K細(xì)胞進(jìn)行3D生物打印功能和收縮心臟組織。

       將細(xì)胞懸浮在bioink中并印刷成精確的結(jié)構(gòu)。 這允許心臟細(xì)胞排列成類似于人心臟組織的有組織結(jié)構(gòu)。 Atala博士及其同事甚至能夠測試腎上腺素的影響，腎上腺素會增加心率，而卡巴膽堿會降低心率。 他們發(fā)現(xiàn)這兩種藥物都會導(dǎo)致預(yù)期的心率變化。

       然而，就像Biolife4D的心臟補(bǔ)丁一樣，在我們開始使用全尺寸功能性和血管化3D打印心臟之前，還有很多工作要做。

    四、人造硅膠心臟

      雖然沒有生物打印，但在2017年，來自瑞士的一組研究人員發(fā)表了一篇論文，描述了在硅膠中3D打印的全功能跳動心臟的發(fā)展。 他們的工作大致與人類心臟大小相同，并模仿相同的功能，展示了我們?nèi)绾卧诓恍枰浦驳那闆r下快速接近更換心臟的能力。

       就像真正的人類心臟一樣，這種硅膠版本具有左右心室以及通過加壓空氣驅(qū)動泵送動作的腔室。 這個使用3D打印機(jī)制作的心臟由于材料降解和減弱，持續(xù)了大約30分鐘或3,000次。