垂死的患者可能有一天會收到由自己的細胞製成的3D打印器官，而不是在長時間列出器官移植的供應量短。這樣的未來派夢想仍然遠非現實，但是大學實驗室和私人公司已經通過使用3D打印技術來建造小塊器官採取了第一個謹慎的步驟。
再生醫學已經將實驗室成長的皮膚，氣管和膀胱植入患者中 - 通過人造腳手架和活細胞的結合，身體部位緩慢生長。相比之下，3D打印技術在逐層打印活細胞中提供了更高的速度和計算機指導精度，以使替代皮膚，身體部位以及最終的器官，例如心臟，肝臟和腎臟。
“生物打印器官北卡羅來納州溫斯頓·塞勒姆（Winston-Salem）的韋克森林再生醫學研究所主任托尼·阿塔拉（Tony Atala）說：“因為人類的用途不會很快發生。3D打印。 '“ [7在醫學中3D打印的很酷用途這是給出的
從皮膚到心
阿塔拉說，建造3D打印的器官的困難大約是四個級別的複雜性。具有一種類型的細胞（例如人皮）的平坦結構代表最簡單的器官。其次，具有兩種主要細胞類型的管狀結構，例如血管，構成了更大的挑戰。
在胃或膀胱等空心器官中出現了第三級的複雜性，每個器官都具有更複雜的功能和與其他器官的相互作用。最後，第四級的複雜性包括心臟，肝臟和腎臟等器官，這是生物打印先驅者的最終目標。
阿塔拉告訴《生命科學》：“借助生物打印，我們正在與其他器官一樣接近它。” “我們首先要追隨平坦的結構，例如皮膚，接下來的血管等管狀結構，然後是空心的非本機器人，例如膀胱。”
再生醫學已經證明，它可以將前三種器官的實驗室種植版本植入患者中。阿塔拉（Atala）和其他研究人員希望3D打印的效率可以擴展這種器官的製造，以便使心臟，肝臟和腎臟適合於植入患者。
如何打印器官
阿塔拉（Atala）的小組以前通過創建具有所需器官形狀的人造腳手架並用活細胞將腳手架播種，從而建立了實驗室生長的器官。他們使用了該技術生長人造膀胱首先在1999年植入患者，但在過去的十年中建造3D打印機可以同時打印人造腳手架和活細胞 - 涉及液體“膠水”的過程，它變硬了變乾的糖果糖的一致性。
其他實驗室認為，它們可以通過利用活細胞的自我組織來繞開人造腳手架。這避免了選擇腳手架材料的挑戰，這些腳手架材料最終可以溶解而不會影響活細胞，但是將活細胞的初始結構留在了微妙的位置，而無需支撐支架。
總部位於聖地亞哥的初創公司Organovo的董事長兼首席執行官Keith Murphy說：“如果您將牢房放在正確的位置上，您就不會從結構上進行任何結構化。” “對我們來說，挑戰是結構的力量和完整性。”
Organovo科學家通過首先使用必要的細胞創建“構建塊”來試驗肝切片。然後，該公司的3D打印機可以將構建塊置於層次上，從而使活細胞開始一起生長。
墨菲說，從患者的脂肪或骨髓中取出的干細胞可以提供3D打印材料來製造人體不會拒絕的器官。他的公司與肯塔基州路易斯維爾心血管創新研究所的執行兼科學總監Stuart Williams合作，從脂肪中提取乾細胞。
最小的挑戰
打印全尺寸功能器官的能力取決於弄清楚如何播種3D打印器官具有可以提供富含營養的血液以保持生命組織健康的大和小血管。到目前為止，還沒有實驗室成功地獲得了3D打印器官，並具有維持它們所需的血管網絡。 [照片：為“芯片上的身體”打印微小的器官這是給出的
Organovo已開始通過嘗試1毫米或更大寬度的3D打印血管來實現這一目標。該公司還建造了含有小血管的組織，該組織約有50微米或更小（1毫米等於1,000微米），足以維持一毫米厚的器官。
甚至最好的3D打印機在建築血管和器官的最細微尺度上工作時，請保持限制。但是威廉姆斯（Williams）是心血管創新研究所創造3D打印心臟的努力的負責人，他同意Organovo的意見，即該解決方案涉及利用活細胞的自組織趨勢。
威廉姆斯說：“我們將按照數十萬微米或數百微米的順序打印物品，然後細胞會經歷其生物學發育反應以正確組織。” “印刷只會帶我們參與。”
超越器官植入物
就目前而言，生物打印先驅者希望甚至使用最小的3D打印器官。阿塔拉（Atala）的實驗室最近收到了美國國防部的資金，用於一個合作項目，旨在印刷小心臟，肝臟和腎臟，以形成聯繫”ch” - 非常適合測試可能的藥物以及疾病或化學戰劑對人體。
Organovo已經開始開發3D打印的肝模型，以測試藥物的安全性和功效。這家初創公司還正在創建用於測試癌症藥物的活組織模型的癌性版本。
墨菲說，生物打印革命最終可能會在未來10或15年內開始提供“按需組織”。這可能無法實現最瘋狂的器官植入夢，但是對於許多患者來說，這可能會改變生活。
墨菲說：“您會看到心肌補丁，旁路的血管或神經移植物來彌合神經的間隙。”
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