在過去的幾年中，我們已經(jīng)能夠發(fā)現(xiàn)生物3D打印取得了許多重大突破。例如3D打印人類皮膚、骨骼甚至是功能齊全的甲狀腺。確實，3D打印為生物發(fā)展鋪平了道路，這也得益于3D打印機獨特的重建人體組織結(jié)構(gòu)能力。盡管科學家們可以在短短的幾小時之內(nèi)依靠3D打印機打印出細胞、組織。但是，更復雜的人體器官要想通過生物3D打印技術完成卻不是那么簡單，其中特別是最為復雜的腎臟。

腎臟，形狀似豆形，拳頭大小，位于脊柱兩側(cè)的肋骨下方，在我們的日常健康中發(fā)揮關鍵作用。每個腎臟都會對流體和廢物進行過濾，因此對血液有著清潔的作用。必要的礦物質(zhì)會被傳遞回血液當中，而廢物則通過尿液被排出身體。我們的腎臟每天過濾120到150夸脫（液體或固體的容積單位）的血液，以維持血液的穩(wěn)定，使身體正常工作。同時，腎臟將防止身體中的廢物積累，穩(wěn)定我們的電解質(zhì)水平，并產(chǎn)生激素調(diào)節(jié)血壓和紅細胞，對身體健康有重要作用。但是據(jù)資料顯示，全球約有10％的人口受到慢性腎臟疾病的影響，每年有數(shù)百萬人因為缺乏治療而死亡。在美國，慢性腎臟疾病的治療每年花費約480億美元，占醫(yī)療保險預算總額的近7％，但卻只覆蓋了1％的人群。目前，有超過93,000人在美國腎移植等待名單上，等待時間長達十年。

而事實上，由于缺乏可用腎臟，患者不得不進行透析治療。通過一臺機器對患者的血液進行清潔，耗費3至10個小時的時間再將血液從靜脈輸回。透析的成本和時間投入都很高，但是效果卻遠遠不如自身腎臟清潔血液的效果好。面對這樣的情況，哈佛大學的Jennifer Lewis實驗室的科學家邁出了創(chuàng)建人工腎臟的第一步。通過3D打印機，Jennifer Lewis和她的同事創(chuàng)建出了腎小管，能夠為血液流動提供血管網(wǎng)絡，一定程度上可以代替生物捐獻腎臟。要完成3D打印腎小管，首先要在室溫下用一種含有人類干細胞的凝膠支撐3D組織網(wǎng)格。隨后再使用另一種可在冷卻時變成液體的凝膠流出網(wǎng)格，以留下可生長的血管。將材料封閉在細胞外基質(zhì)中，將生長因子加入到中空通道中，以促使干細胞分化成特定的細胞類型。這種3D打印的腎小管可以存活超過兩個月。

去年，Lawrence Livermore國家實驗室的科學家開發(fā)了一種允許血管網(wǎng)絡在生物打印組織中進行組裝的方法。但是，血管網(wǎng)格依舊是生物打印器官最大的缺失部分。因此，Jennifer Lewis實驗室的研究成果對生物3D打印腎臟來說無疑是一次巨大的進步。

但在生物3D打印有能力創(chuàng)建出一個全功能的腎臟之前，這種3D打印腎小管會被用于藥物毒性測試中，以幫助確定生物3D打印腎臟過濾化學物質(zhì)的能力。以及并入到現(xiàn)有的透析治療方案中，使整體治療過程能夠擁有更好的效果。生物3D打印技術似乎在一步步地前進，但是每一小步對于醫(yī)學的發(fā)展都是一大步。以現(xiàn)在的發(fā)展速度下去，我們或許很快就能看到生物3D打印器官被用于真正的移植當中。

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