5種已經實現的3D打印器官

孤寂如雲

目前，3D打印如火如荼，人們用3D打印方法製造出的產品也千奇百怪，包羅萬象，比如飛機零件、食物等。但3D打印似乎並不就此滿足，現已將目光瞄準了人體器官。美國《大眾科學》網站在近日的報道中，為我們梳理了5個可以通過3D打印製造完成的人體器官。


耳朵

研究團隊：美國康奈爾大學

製造步驟：生物工程師們使用一副孩童耳朵的3D掃描圖，在SolidWorks計算機輔助設計（CAD）程序的幫助下，設計出一個由7部分組成的模型，並分別打印出這些部分。隨後，科學家們將一種高密度的凝膠灌入該模型內，這些凝膠由2.5億個牛的軟骨細胞和從鼠尾提取的膠原蛋白（作為支架使用）製成。15分鐘後，研究人員將得到的耳朵移出並在細胞培養皿中培育。3個月的時間內，軟骨就可以取代膠原蛋白。

好處：每1.25萬名兒童中就有一名兒童罹患先天性小耳畸形（Microtia），患者由於外耳發育不良或畸形會喪失聽力。與合成植入物不同的是，由人體細胞培育而成的耳朵能更好地同人體相結合。


腎臟

研究團隊：美國維克森林大學再生醫學研究所

製造步驟：一台3D生物打印機放置多種類型的腎臟細胞（由活體組織提取出的細胞培育而成）並同時使用可生物降解的材料製造出一個支架。得到的產品接著被放在培養皿中進行培育。支架在被植入患者體內後會隨著功能組織的逐漸生長而逐步降解。

好處：據調查，美國排隊等候器官移植的病人中，有80%的病人等待的器官是腎臟。目前通過生物打印方法製造的腎臟仍然無法發揮作用，但一旦它們開始發揮作用，醫生們有望使用病人自己的細胞培育出能與身體其他部位完美匹配的器官。


血管

研究團隊：美國賓夕法尼亞大學和麻省理工學院

製造步驟：研究人員使用一台開源的RepRap打印機和定製軟件，在一個模型內打印出一個糖絲網絡，並用從玉米那提取出的化合物覆蓋這些糖絲。接著，他們將包含有組織細胞的凝膠放入模型內。隨後，他們將準備妥當的結構在水中清洗。一旦入水，糖溶解在水中，只留下組織中空空的管道。

好處：研究人員已經證明，朝這一管道泵入營養物質能增加周圍細胞的存活率。因為血管是組織的健康衛士，維持著組織的健康，了解如何對這一系統進行升級並打印出更大的、更柔韌的血管系統是最終打印出整個器官的關鍵。


皮膚移植片

研究單位：美國維克森林大學再生醫學研究所

製造步驟：首先，一個定製的生物打印機對病人的傷口進行掃描並標示出需要進行皮膚移植的部位。隨後，一個噴墨閥噴出凝血酶；另一個噴墨閥噴出細胞、膠原蛋白以及纖維蛋白原（凝血酶和纖維蛋白原會相互反應製造出凝結劑血纖維）組成的混合物。然後，生物打印機打印出一層人體成纖維細胞，隨後再打印出一層名叫角化細胞的皮膚細胞。

好處：在傳統的皮膚移植手術中，醫生們會從身體的某個部位提取細胞並將其膠結在另一個部位。維克森林大學的研究人員希望能將新的皮膚直接打印在傷口部位。最終，他們計劃製造出一台能在戰場和災區使用的便攜式打印機。


骨頭

研究團隊：美國華盛頓州立大學

製造步驟：研究人員利用一種用來打印電動汽車零件的3D打印機，使用陶瓷粉末打印出一個支架。隨後，一台噴墨打印機噴出一層塑料粘合劑覆蓋這些陶瓷。接著，科學家們將這一結構在1250攝氏度的高溫下烘烤120分鐘後，再將其同人體骨頭細胞一起放入培養皿中進行培育。一天後，支架就可以支持骨頭細胞的生長。

好處：每年，有數百萬人因為交通事故導致骨折和骨裂，傳統方法很難讓其修復。現在，醫生們可以使用核磁共振成像作為參考，打印出特製的移植物，其能與碎裂的骨頭完美地吻合在一起。

盡管3D打印機有望製造出更多的人體器官，但有科學家警告稱，從人體細胞、組織乃至器官被“打印”出來，到真正應用於臨床，還有相當長的一段路要走。

TECH2IPO / 南方網