按照科學(xué)家們最初的設(shè)想，要制造一個具有完全生物屬性的心臟需要10年。不過從當(dāng)前業(yè)界已取得的成就來看，這一假想有望在更短的時間內(nèi)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。前路依然漫漫，但是伴隨著愈發(fā)有力的心跳聲，3D打印心臟研究終會擁抱一個光明的未來。

3D打印四年心路歷程：由假想到跳動的心臟

近日，一串心臟跳動聲自瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的功能材料實(shí)驗(yàn)室中傳出，震撼了整個醫(yī)學(xué)界，因?yàn)檫@聲音來自于一顆用3D打印技術(shù)制成的硅膠心臟。盡管這顆人造心臟只保持了半個多小時的搏動，跳了3000下，但已足夠成為醫(yī)學(xué)史上的一座里程碑。它是生物3D打印技術(shù)飛速發(fā)展結(jié)出的碩果，標(biāo)志著人類朝著制造可移植3D打印心臟的夢想又邁出了一大步。

從一個假想到如今這顆跳動的心臟，3D打印的心路歷程只走過了短短4年。按照科學(xué)家們最初的設(shè)想，要制造一個具有完全生物屬性的心臟需要10年。不過從當(dāng)前業(yè)界已取得的成就來看，這一假想有望在更短的時間內(nèi)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。下面讓我們來回顧一下這四年心路中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，看看3D打印這一路是怎樣走來的。

2013年，美國肯塔基州心血管創(chuàng)新研究所的開發(fā)團(tuán)隊提出：“我們認(rèn)為我們在10年內(nèi)就能做到這一點(diǎn)——用患者自身的細(xì)胞制造一個具有完全生物屬性的心臟?！睘榇耍麄冮_發(fā)出專門的3D打印機(jī)，用于制造心臟瓣膜、冠狀血管、微循環(huán)，收縮細(xì)胞等心臟必備部件。

2014年，哈佛大學(xué)也開始發(fā)力3D打印心臟。不過，他們最初的切入點(diǎn)并非整個心臟，而是先從為心臟“打補(bǔ)丁”開始。研究人員使用人類彈性蛋白原研制了一系列凝膠，用于制造微型組織支架。這些支架能夠誘導(dǎo)細(xì)胞按照研究人員希望的方式生長。其結(jié)果是能夠讓心肌細(xì)胞整齊地排列在這些彈性基地的凹槽中并按同步的節(jié)拍跳動。

2015年，美國浸信會再生醫(yī)學(xué)研究所使用高度專業(yè)化的3D打印機(jī)制造出具有類似功能和形狀的心臟細(xì)胞。研究人員給這些細(xì)胞一個特殊的介質(zhì)，并使它們的溫度保持在與人體相同的水平，這使它們開始了跳動。

2016年，澳大利亞墨爾本大學(xué)的醫(yī)生和工程師合作開發(fā)出了一種3D打印動脈，他們通過3D圖像和3D打印，重建病患的心臟動脈，以期實(shí)現(xiàn)個性化心臟病救治。通過精確度極高的3D打印心臟動脈，醫(yī)生可以制作定制化支架，安裝在病患被堵塞或者崩塌的動脈中，促進(jìn)血液循環(huán)。

今年4月，美國明尼蘇達(dá)大學(xué)的研究人員創(chuàng)建了一個革命性的的生物3D打印補(bǔ)丁，可以幫助治愈心臟病發(fā)作后的瘢痕性心臟組織。該發(fā)現(xiàn)是治療心臟病發(fā)作后組織損傷患者的一大進(jìn)步。目前該補(bǔ)丁已在小鼠身上試驗(yàn)成功，下一步將放到大小與人心臟相似的豬心臟上進(jìn)行測試。

7月14日，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院用硅膠3D打印出了心臟的高級副本，它幾乎像真實(shí)心臟一樣跳動了三千次。該研究項(xiàng)目表明，使用軟材料創(chuàng)建功能性人造心臟或其他心血管裝置具有可行性。

盡管可跳動的硅膠3D打印心臟極大地振奮了醫(yī)學(xué)界，但目前還無人確切知道可移植的3D打印心臟何時能夠成為現(xiàn)實(shí)。即使運(yùn)用硅膠制成的3D打印心臟具有真實(shí)心臟的所有功能，但它仍存在不少局限性。一方面，部分患者可能對硅膠產(chǎn)生排異反應(yīng)；另一方面，人們可能會對這種人造器官的植入產(chǎn)生心理上的反感。3D打印心臟的最終發(fā)展方向仍是以患者自身細(xì)胞培育出的生物組織為材料進(jìn)行制造，這樣的成品會從生理和心理兩方面減少患者的排斥。

前路依然漫漫，但是伴隨著愈發(fā)有力的心跳聲，3D打印心臟研究終會擁抱一個光明的未來。