功能全面的可移植器官可能是醫(yī)療行業(yè)3D打印技術的下一個重大步驟，但這還有一段路要走，目前生物工程師正試圖完善小型組織的制造。3D打印在生產人工版本的器官方面取得了長足的進步，器官通常被用作外科手術的指導。明尼蘇達大學的一組研究人員最近申請了自己的開創(chuàng)性技術專利，該技術成功地創(chuàng)造了最為生動的器官復制品。

明尼蘇達大學機械工程系副教授Michael McAlpine是2017年科學家和工程師總統(tǒng)早期職業(yè)獎（PECASE）獲得者。他表示，“使用我們的定制3D打印機，我們的3D打印器官模型幾乎完美的仿制個人器官的外觀和感覺......我們認為這些器官模型可以幫助外科醫(yī)生更好地進行手術計劃和實踐。我們希望通過減少手術過程中的醫(yī)療失誤來拯救患者生命?！?/span>

幾年前，McAlpine在普林斯頓成立了McAlpine研究小組，并且因3D打印“仿生耳朵”的發(fā)展而受到關注。集團早期的項目之一是使用自己的定制3D打印機生產微小、可伸縮的電子感應設備。這些設備可以用作手術機器人的仿生皮膚，或者直接打印到人體皮膚上的新一類可穿戴設備。

研究人員將人造器官的發(fā)展視為手術指南，為三名患者的前列腺進行MRI掃描和組織標本。他們測試了組織，然后使用了定制的有機硅油墨，這些油墨經過修改，可以精確匹配每位患者前列腺組織的機械特性。在使用這些油墨3D打印前列腺模型之后，研究人員將軟的3D打印的傳感器附加到模型上。然后，團隊能夠觀察腺體如何對壓縮測試和各種手術工具的應用進行反應。

“傳感器可以給外科醫(yī)生提供實時的反饋信息，以此表明在手術過程中可以使用多少力量而不損傷組織。這可能會改變外科醫(yī)生如何思考個性化醫(yī)療和術前實踐，”明尼蘇達大學機械工程博士后研究員、論文的主要作者Kaiyan Qiu說?！熬哂薪M織和集成傳感器物理特性的3D打印器官模型”的研究論文已經發(fā)表在“Advanced Materials Technologies”雜志上。

該團隊現在正在為這個創(chuàng)新的3D打印系統(tǒng)尋求專利，他們相信它可以很容易地應用于生產更復雜的器官。使用合適的油墨或油墨組合，甚至可以讓他們復制特定人體器官內特定腫瘤或畸形的模型。這將使外科醫(yī)生能夠更有效地進行手術前期規(guī)劃。

目前外科醫(yī)生使用的大多數人造器官都是用硬塑料或橡膠制成的，而且它們往往在外觀上和表現方式上與真實的生物相似。但現在3D打印公司提供了更加有效的解決方案，而3D打印巨頭Stratasys公司最近發(fā)布了Stratasys Biomimics材料，已經對這種不斷增長的逼真模型的需求做出了回應?？紤]到將其項目商業(yè)化的正確工具，McAlpine研究小組及其合作者已經做好準備，可以充分利用這一新的市場空白。

該研究主要由美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）資助，其中包括國家生物醫(yī)學成像和生物工程研究所以及全國心臟、肺和血液研究所。據NIBIB生物傳感器項目主任Seila Selimovic博士介紹：“這個項目說明了機械工程師和醫(yī)生能夠成功合作開發(fā)新穎有前途的醫(yī)療技術?！?/span>