首個3D列印的「人造心臟」誕生，有望變革器官移植

　　來源：學術經緯

　　以色列是一個不折不扣的「創新之國」。位於中東，飽受戰火衝突的以色列其國土面積雖不如北京與上海的總和，人口也只有區區800萬，卻已經誕生了10多位諾獎得主。

　　今日，來自以色列特拉維夫大學的科學家們又給我們帶來了一項突破。一支科研團隊用人類的脂肪組織，通過一系列神奇的操作，最終成功3D列印出了一顆「人造心臟」。它雖然只是一個微縮版的原型，卻是人類「首次成功設計並列印出一個具有細胞、血管、心室和心房的心臟」。

▲3D列印心臟，以色列科學家帶來了新突破（圖片來源：參考資料[1]）

　　這顆心臟可以說是生物學、材料學、計算機科學等諸多學科聯合帶來的科學突破。具體來看，研究人員們先從一些患者的體內取出了一些脂肪組織，然後將其「細胞」與「非細胞」的成分進行分離。這些細胞隨後被用來誘導產生多能幹細胞，而膠原蛋白和糖蛋白等非細胞成分則用來合成「個體化凝膠」，來充當3D列印的「墨水」。

▲簡單幾步處理，脂肪變成了列印心臟的「墨水」（圖片來源：參考資料[1]）

　　研究人員們發現，自身材料組成的凝膠給幹細胞提供了良好的發育環境。在這些凝膠里，幹細胞能高效分化成心臟細胞和內皮細胞。由於所有的材料都來自患者本身，這些細胞產生的組織能有效地避免異體器官移植中的排斥問題。

　　「生物材料的兼容性是消除移植排斥問題的關鍵，這些問題可能會危害移植的成功，」本研究的通訊作者Tal Dvir教授說道：「理想情況下，生物材料應該與患者本身的組織有同樣的生化、機械、以及拓撲性質。」

▲研究人員們用計算機模擬了小血管網路（圖片來源：參考資料[1]）

　　成功分化細胞之後，研究人員們進一步開始用這一方法「3D列印」心臟組織和器官。利用CT掃描技術，他們勾勒出了心臟的大體結構，這包括了心臟的形狀，心房心室的尺寸，以及主要血管的走向。對於CT掃描無法獲取的小血管網路結構，研究人員們又使用了數學模型，計算不同區域的氧消耗，合理分配血管的走向。在計算機的輔助下，我們獲得了更為完整的血管網路結構，用於實際的列印。

▲3D列印心臟的全過程（圖片來源：參考資料[1]）

▲往3D列印的心臟里注射染料觀察結構（圖片來源：參考資料[1]）

　　萬事俱備之後，他們成功列印出了一個「人造心臟」。限於目前的技術，研究人員們列印出來的還只是一個「迷你版」，尺寸只有櫻桃一樣大，差不多是兔子心臟的大小。這顆心臟帶有心臟細胞和血管，結構完整。目前，這顆心臟里的細胞可以出現收縮，但尚不能像正常心臟一般搏動泵血。這也是研究人員們下一步的主攻方向。

　　按計劃，他們想在1年多後開啟動物實驗，研究這種人造心臟用於器官移植的可行性。目前，心血管疾病是人類的第一殺手，而心臟移植是病情嚴重患者幾乎唯一的選擇。由於遲遲沒有合適的器官，許多患者只能在等待中，迎來生命的終結。如果這一技術真的能用於人類器官移植，無疑是一大喜訊。

　　「可能在10年里，全世界最好的醫院裡就能出現器官印表機。」 Dvir教授樂觀地估計道。我們期待早日看到夢想成真的那一天！

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