威廉斯領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)利用人體脂肪干細(xì)胞，成功3D打印出心臟血管和心臟瓣膜，待一顆心臟的所有部件打印完畢后，再將其組裝起來。
這是負(fù)責(zé)這一項(xiàng)目的生物學(xué)家斯圖爾特·威廉斯今年3月6日接受采訪時(shí)拍的照片。
用打印機(jī)打出一個(gè)能在體內(nèi)怦怦跳動(dòng)的心臟？這并不是科幻小說的情節(jié)，而是美國(guó)路易斯維爾大學(xué)的科學(xué)家們正在研究的課題。研究人員說，這種“生物人造心臟”有望在十年內(nèi)進(jìn)入人體實(shí)驗(yàn)階段。
進(jìn)展|打印的“部件”老鼠用著正常
負(fù)責(zé)這一項(xiàng)目的生物學(xué)家斯圖爾特·威廉斯說，截至目前，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)用3D打印的方式打印出人類心臟瓣膜以及小血管。實(shí)驗(yàn)證明，這些小血管在老鼠等小動(dòng)物身上可以正常工作。
研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在三至五年內(nèi)打印出心臟的各個(gè)部件，然后手工把它們組合在一起。不過，這一項(xiàng)目的終極目標(biāo)是用人的自體細(xì)胞打印出一個(gè)完整的、能用于移植的心臟。
美聯(lián)社10日引述威廉斯的話報(bào)道，這樣的心臟不會(huì)像他人捐獻(xiàn)的心臟或人工心臟那樣帶來排異問題，患者移植后無需服用抗排異藥物。
如果一切能按計(jì)劃進(jìn)行，這種生物人造心臟有望在十年內(nèi)進(jìn)入人體實(shí)驗(yàn)階段。首批受試者將是無法移植人工心臟的心臟病患者，比如因大小不合適而不能接受人工心臟的兒童。
原理|針頭噴出細(xì)胞層疊成心臟
3D打印的原理與常見的噴墨打印類似，只不過噴墨打印時(shí)噴出的是墨水，而打印心臟時(shí)，從針頭中噴出的是細(xì)胞，這些細(xì)胞一層一層疊起來，形成一個(gè)立體的心臟。
威廉斯介紹說，打印用的細(xì)胞取自病人的脂肪。這些細(xì)胞需要經(jīng)過儀器凈化，再與凝膠混合后放入打印機(jī)“墨盒”中，按事先設(shè)定的形狀打印。最終，這些細(xì)胞會(huì)長(zhǎng)在一起，形成組織。
3D打印技術(shù)已經(jīng)在醫(yī)學(xué)界投入應(yīng)用。先前已有研究人員利用3D打印技術(shù)打印出用來撐開患病兒童氣管的支架以及心臟瓣膜，康奈爾大學(xué)研究人員一年前曾用活細(xì)胞打印出一只耳朵。
挑戰(zhàn)|細(xì)胞協(xié)同與“產(chǎn)后”存活
用3D打印技術(shù)打印心臟說起來容易做起來難。研究人員說，他們面臨的最大挑戰(zhàn)是讓打印出來的細(xì)胞像真正的心臟細(xì)胞那樣協(xié)同工作。另外，如何讓這些人造組織在打印出來后活下來也是急需解決的難題。
正在嘗試用3D打印技術(shù)打印腎臟的韋克福里斯特大學(xué)博士安東尼·阿塔拉說：“腎臟和心臟都是復(fù)雜的器官，我們必須為這些（打印）器官供氧以保證它們的活力，直到它們能與身體成為一個(gè)整體為止。”
當(dāng)前，有不少科學(xué)家在從事人工心臟的研究。除了3D打印這一途徑外，還有科學(xué)家希望能把病人自體細(xì)胞放入“模子”，從而制作出包括心臟在內(nèi)的多個(gè)器官。他們已經(jīng)用這種方法制作出膀胱和氣管并成功移植到人體。至于人類的心臟，當(dāng)前還沒有實(shí)驗(yàn)成功，不過，科學(xué)家們已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中制造出能跳動(dòng)的老鼠心臟。