近日，美國維克森林大學再生醫學研究所的研究人員宣布，已開發出一種3D生物打印機，打印出的人體器官具備獲取氧氣和營養的“通道”。如果這一技術得到完善，那么將可以解決3D打印器官最大的障礙之一：如何向人造組織提供營養。
3D生物打印機將可用于器官移植手術
該研究所負責人安東尼·阿塔拉(Anthony Atala)及其同事的這一成果已發表在《自然生物技術》期刊上。這一生物打印機名為“一體式組織-器官打印系統”(ITOP)。
生物打印需要用到來自捐贈者的細胞。這些細胞需要在實驗室中培養，并置于水基凝膠中。隨后，這些凝膠將被注入可生物降解的聚合物結構，使細胞處于適當位置。阿塔拉和其他研究者此前曾發明過多種方式去打印人造皮膚和人造膀胱。然而，這樣的人造器官存在局限：由于缺少血管，因此這些器官的厚度均不能超過 200微米，這大約等于頭發絲的寬度。
包括維克森林大學的團隊在內，多支研究團隊都在探索新技術，用于打印更厚的人體組織。
阿塔拉的ITOP生物打印機能在計算機控制下使用多種不同類型的凝膠去打印，這類似于噴墨打印機的噴墨。在這一過程中，ITOP可以在打印出的組織內部構造微型通道。在器官的初步成長中，這些微型通道可以提供血管的功能，使營養物質和氧分子抵達器官內部的細胞。
阿塔拉表示：“我們的研究成果表明，我們使用的‘生物墨水’以及微型通道提供了細胞成活、組織生長的合適環境。”
在被植入生物體之后，通過“血管形成”過程，血管將取代微型通道。在最新實驗中，研究人員制造了多種人體結構，包括人耳、肌肉纖維，以及顎骨碎片。
其中，3D打印人耳已被移植至小鼠身體。在兩個月時間里，人造器官內的血管和軟骨組織逐漸成型。人造肌肉纖維同樣在小鼠體內進行了實驗。在移植的兩周后，實驗表明，這些肌肉有著足夠的強度，以支撐血管和神經的形成。而當顎骨被植入小鼠體內后，研究人員發現，血管在5個月后形成。
維克森林大學的這一生物打印技術尚未被用于人體。不過阿塔拉及其同事認為，這一技術也適合人體。這種技術的一大優勢在于，打印的器官可以訂制，從而完全符合器官接受者的需求。
阿塔拉表示：“這一打印機可以制造出穩定、符合人體尺寸的任何形狀的組織。在未來發展中，這一技術將可以打印活體組織和器官結構，用于器官移植手術。”對于戰場上的傷員來說，生物打印技術將提供一種恢復健康的新工具。最終，打印腎臟等更復雜的器官也將成為可能。
