《自然生物科技》雜志近日介紹了一種生物打印機，并證明通過(guò)3D打印出來(lái)的耳朵組織(右圖)，被移植到小鼠體內后能像正常組織一樣存活并生長(cháng)。這是有史以來(lái)第一次3D打印技術(shù)被證實(shí)有望替代人體器官。3D打印技術(shù)面世三十年來(lái)，與人們的生活越來(lái)越緊密。每年有數以萬(wàn)計的病患在等待合適的器官移植，設想一下，如果能夠根據需要“打印”人體器官，病人就可以免去漫長(cháng)的等待時(shí)間。
　　
　　用細胞當“墨水”的生物打印機
　　
　　雖然“3D打印”不再像剛出現時(shí)那么吸引眼球，但這個(gè)新興領(lǐng)域時(shí)常有好消息傳來(lái)。2014年，人們“打印”出軟骨組織；2015年，又成功“打印”出供醫學(xué)研究用的腎臟組織。然而，囿于規模、結構和細胞存活時(shí)間方面的限制，大部分打印產(chǎn)物只存在于實(shí)驗室中，不能真正作為可用的器官進(jìn)行移植。
　　
　　不過(guò)幾天前，美國維克森林大學(xué)的研究團隊在《自然生物科技》雜志上發(fā)表論文稱(chēng)，他們把通過(guò)3D打印出的“耳朵”移植到小鼠體內，兩個(gè)月后，植入的耳朵保持了形狀，而且還生成了適當的軟骨組織。也就是說(shuō)，這些從打印機里誕生的組織能夠在生物體內正常存活并生長(cháng)。
　　
　　進(jìn)一步設想，如果這項技術(shù)能用在人體上，那醫生就能直接用病人自己的細胞，打印出替代性的人體組織或器官，這將是再生學(xué)領(lǐng)域的一大跳躍進(jìn)步。
　　
　　這種“生物打印機”工作原理跟普通3D打印機一樣，也是根據模型圖紙一層層“堆”出設計好的形狀，但由于細胞不像塑料那么穩固，如果僅僅是堆起來(lái)而不加約束，細胞很容易散開(kāi)。因此在生物打印過(guò)程中，整個(gè)結構會(huì )被加上一層臨時(shí)的聚己內酯化合物，它可以發(fā)揮支架的作用，確保移植中結構的穩定。一旦移植完成，這層材料會(huì )逐漸降解且不產(chǎn)生毒性。同時(shí)，細胞會(huì )分泌出一種支持性的基質(zhì)，維護植入物的形狀。最終，細胞自行重組，不再需要支持性材料。
　　
　　專(zhuān)家解惑
　　
　　打印3D器官誤差風(fēng)險依然存在
　　
　　北京工業(yè)大學(xué)激光工程學(xué)院陳繼民教授表示，目前的醫療行業(yè)應用到3D打印技術(shù)的僅僅是“皮毛”?！俺擞糜谛g(shù)前指導，比較常見(jiàn)的還有在骨折治療中訂制個(gè)性化鋼板。但這并不能起到避免排異的效果，只能讓鋼板形狀更匹配，更便于固定。人體組織、器官的3D打印技術(shù)應用，還在基礎研究階段?！?/span>
　　
　　陳繼民指出，3D打印器官，就算細胞外面用聚己內酯化合物裹起來(lái)做支撐固定，但還是無(wú)法保證將3D打印器官放置人體后，它能長(cháng)時(shí)間緊緊黏合在一起。再加上，人體真正的器官是非常復雜的，打印出來(lái)的細胞盡管能夠融合在一起，但并不意味著(zhù)它們就能發(fā)揮功效。
　　
　　此外，陳教授提醒說(shuō)，目前還沒(méi)有哪一種軟件強大到可以建立非常詳細的器官模型，以供研究人員打印3D器官前做參考，這其中的誤差和風(fēng)險也是需要考慮的。
　　
　　人體系統很復雜3D器官有局限
　　
　　人體器官打印面臨的另一個(gè)問(wèn)題是，如何在這些組織的內部設計“空腔”—聚己內酯固然可以使得細胞有序地堆疊在一起，但如果沒(méi)有內部的空腔，這些細胞便活不了多久。
　　
　　在正常組織中，血管會(huì )交織在器官內部輸送養分，可許多打印出來(lái)的組織缺乏血管，移植后難以長(cháng)期存活，自然不能撐到與移植受體“融為一體”。因此，給3D打印的組織留出供血管穿過(guò)的空間是極為重要的。
　　
　　美國維克森林大學(xué)的團隊則利用水凝膠解決了這一問(wèn)題，設置了可供血管伸展和發(fā)育的“空腔”。
　　
　　即使如此，中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副理事長(cháng)周功耀對打印器官仍持謹慎態(tài)度。他告訴記者，3D打印的部分器官在已知科學(xué)范疇內沒(méi)有問(wèn)題，但生物技術(shù)領(lǐng)域還有很多人類(lèi)沒(méi)能掌握、沒(méi)有探究到的信息。即使人工器官在體外功能正常，一旦植入體內，是否能運作、是否產(chǎn)生毒素，以及有哪些副作用目前都不得而知。
　　
　　“人體系統非常復雜，萬(wàn)不得已，不能用有限技術(shù)制成的器官去對接無(wú)限復雜的人體系統。生命是第一大事，這也是3D生物打印發(fā)展的第一大困難。目前3D打印耳朵、膀胱和心臟等都只存在實(shí)驗室里，在植入人體前還要做大量實(shí)驗、積累并分析大量數據，繼續不斷改進(jìn)，要做的事情還有很多?！?/span>
　　
　　3D打印之父PK醫學(xué)專(zhuān)家
　　
　　3D打印器官是高端消費？
　　
　　到目前為止，在3D打印器面，出現了很多“半成功”案例，它們大多數無(wú)法正常工作，或者僅僅只能存活幾天時(shí)間。
　　
　　比如，美國生物科技公司Organovo曾打印出一種能夠正常使用的微型人體肝臟，但它僅僅存活了40天時(shí)間。路易斯維爾大學(xué)研究人員也在去年4月打印出了心臟瓣膜和小靜脈，他們希望在未來(lái)能夠使用病人的細胞打印出一顆可以正常跳動(dòng)的心臟。
　　
　　對于3D生物打印的前景，中國工程院院士、被譽(yù)為中國“3D打印之父”的盧秉恒認為，預計5～10年內，我國即可使用3D技術(shù)打印包括臟器在內的人體活體器官。
　　
　　盧秉恒介紹道，在醫療領(lǐng)域，3D打印目前已能夠定制骨骼，方便醫生在手術(shù)前反復練手。此外，還有醫生將3D打印應用于癌癥的靶向治療，打印癌癥病變部位后反復模擬，最終使用穿刺技術(shù)將藥物精準送達病灶。也許在未來(lái)，用臺式掃描儀評估病人傷口后，就可以直接在病人傷口處打印人體組織。
　　
　　至于3D生物打印的費用，北京解放軍總醫院骨科研究所副主任彭江表示，如果二三十年后，3D打印器官的技術(shù)能真正成熟，它也一定是高端消費?！耙驗檎麄€(gè)研發(fā)、細胞培養等一系列的成本非常高，當然等到實(shí)現規?；a(chǎn)時(shí)，成本會(huì )有所降低，但前期投入不可忽視?！迸斫f(shuō)。(來(lái)源：東南商報)