全球首顆3D打印“完整心臟”問世 3個半小時即可完成

央視網(wǎng)消息：我們曾報道過以色列特拉維夫大學(xué)的研究人員在3D打印技術(shù)的幫助下，使用患者自身細胞組織，成功打印出了全球首顆“完整心臟”。那么這顆“心臟”究竟是什么樣的？又是怎么打印出來的？

記者 趙兵：“這個無論從大小還是外形上都像是一個小櫻桃的，就是這回以色列科學(xué)家通過3D打印技術(shù)制作出來的一個所謂完整的人類心臟。雖然它的直徑 它的長度不到兩厘米，但是大家也不要小看，因為它的結(jié)構(gòu)是跟人類心臟的結(jié)構(gòu)完全一樣的，上面藍色的部分是血管，包括它里面還有心室和心房，更重要的是它的原始細胞是從患者身上直接提取的，這也給未來這種器官移植可能帶來的排異反應(yīng)提前進行了排除?！?/p>

阿薩夫博士是“3D打印心臟”實驗項目的負責(zé)人，2015年他帶領(lǐng)15個人組成的團隊開始進行相關(guān)研究。他表示，目前世界各國都在嘗試不斷發(fā)展活體細胞3D打印技術(shù)，并致力于將其應(yīng)用到生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。他認為，相比較其他的3D打印實驗，他們的實驗成果實現(xiàn)了更為長足的進步，這為未來打印可用于移植的心臟提供了可能。

以色列“3D心臟打印”實驗負責(zé)人、特拉維夫大學(xué)生命科學(xué)系 阿薩夫·夏皮拉博士：“此前其它的實驗打印的都是沒有細胞的心臟，或是有細胞，但不是來自患者自身生理組織。還有的是合成材料制成的心臟或者干脆沒有血管，所以能夠把上述三項指標(biāo)結(jié)合在一起，我們的實驗是一個新的的進步。”

在現(xiàn)場，阿薩夫博士開啟3D打印機，并配置所需的生物材料，準(zhǔn)備為我們重現(xiàn)“一顆心”的打印過程。他指出，打印機所使用的“生物墨水”以及承載心臟結(jié)構(gòu)的介質(zhì)是整個打印過程中最關(guān)鍵的技術(shù)。

記者：“一個完整的人類心臟模型的3D打印過程是：生物墨水正在通過兩根管子，兩個針頭噴射到這個小盒子里面的凝膠中，而一個小的心臟正在我們面前逐漸的成形。科學(xué)家們告訴我們，現(xiàn)在打印一個這樣的小心臟只需要3個半小時，不過他們則是花了3年多4年的時間才摸索出來一個這樣的打印方法。”

以色列“3D心臟打印”實驗負責(zé)人、特拉維夫大學(xué)生命科學(xué)系 阿薩夫·夏皮拉博士：“之前失敗的主要原因就是，我們研制的生物介質(zhì)十分脆弱，無法支撐打印出來的心臟結(jié)構(gòu)，如果在里面打印的話器官結(jié)構(gòu)就會潰散，無法逐層打印并成形?！?/p>

最終經(jīng)過不斷地調(diào)整配方和實驗，阿薩夫的團隊終于研制出合適的生物墨水，以及能夠支撐打印結(jié)構(gòu)的凝膠。當(dāng)構(gòu)成心臟結(jié)構(gòu)兩種主要細胞，通過打印機注入凝膠之后，凝膠能夠幫助其自下而上逐級成型并不斷固化。而在此基礎(chǔ)上，實驗人員仍需要把控好所有細節(jié)，才能保證成功打印出一顆完整的“心”。

打印心臟不成熟 臨床應(yīng)用尚需時日

在了解完這顆人類“心臟”的3D打印過程之后，可能很多觀眾都會感到好奇，這樣小的心臟，具備正常人類心臟的功能嗎？未來真的有可能在人類身上實現(xiàn)打印心臟等器官的移植嗎？

阿薩夫博士表示，他們目前打印出來的心臟結(jié)構(gòu)其實還不具備正常的心臟功能，短期內(nèi)也無法進行整體移植實驗。因為目前他們打印出的心臟雖然有活細胞，細胞也能自主收縮，但所有細胞無法整體同步收縮，這意味著打印心臟還不具備泵血功能，這也將是他們下一步的努力方向。

與此同時，受3D打印機精度的限制，目前他們僅能打印出心臟結(jié)構(gòu)的主要血管，而不是全部血管，目前他們寄希望于借助生物特性來形成所有血管結(jié)構(gòu)。

此外，研究人員目前還受困于如何延長打印“心臟”的存活時間。他們自上月實驗成功后，已經(jīng)陸續(xù)打印了約20個類似的“心臟”進行實驗，但是平均存活時間都不到2天。阿薩夫指出，想要確保細胞持續(xù)存活，需要專門的生物反應(yīng)器，他們已經(jīng)預(yù)定了相關(guān)設(shè)備，希望這些設(shè)備有助于細胞存活更長時間。

而只有在上述難題全都解決后，研究人員才會考慮在動物身上進行整體移植實驗。至于在人類臨床醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，阿薩夫博士認為還需要幾十年的時間。

雖然這種3D打印心臟短期內(nèi)還無法應(yīng)用于臨床，但阿薩夫團隊的研究成果仍然被認為是器官移植領(lǐng)域的重大突破，因為他們給人類心臟移植不再完全依賴于異體移植帶來了希望，如果未來順利實現(xiàn)，就將不再受限于必須尋找匹配的異體器官，并能有效避免異體移植存在排異反應(yīng)的缺陷。