每年有成千上萬的器官衰竭病人死于缺乏可移植的供體器官。想象一下，未來如果您走進醫(yī)院，有一個完整的3D打印器官可供移植，該器官擁有所有必要的細胞、蛋白質(zhì)和血管。這一天還遠未到來，但根據(jù)今天宣布的一項新的研究報告，科學家們已朝著為遭受重大疾病和創(chuàng)傷的病人“生物打印”可移植組織和器官的目標邁進一大步。

2014年7月1日，悉尼大學官網(wǎng)宣布，來自悉尼大學 、哈佛大學、斯坦福大學和麻省理工學院（MIT）的科學家們使用3D生物打印技術(shù)打印出了模仿人類循環(huán)系統(tǒng)的人造血管網(wǎng)絡(luò)，這是制造更大、更復雜的人體器官所必需經(jīng)過的一環(huán)。

使用高科技的“3D生物打印機”，研究人員們制造了許多相互連接的細小纖維，作為人造血管的模具。 然后在它們上面覆蓋用富含細胞的蛋白質(zhì)類材料3D打印的結(jié)構(gòu)，并通過光照固化它。 最后，他們除去生物打印纖維留下一個涂覆有人類內(nèi)皮細胞的微小通道網(wǎng)絡(luò)，然后由其自我組織，在不到一周的時間內(nèi)形成穩(wěn)定的毛細血管。

該研究表明，生物打印的血管網(wǎng)絡(luò)能夠顯著改善細胞的存活，促進其分化和增殖，相比沒有接受營養(yǎng)供給的細胞。

“目前，我們還只是打印出了“原型產(chǎn)品”，該技術(shù)經(jīng)過改進后，將最終用來改變我們治療世界各地患者的方式。”該研究的主要作者，悉尼大學的研究人員Luiz Bertassoni博士說。

這項研究的挑戰(zhàn)——帶血液供應網(wǎng)絡(luò)的細胞

細胞需要隨時獲得營養(yǎng)物質(zhì)、氧氣，并進行有效的“廢物處理”來維持生命。 這就是為什么出現(xiàn)“血管化”的細胞，它是一個運輸功能系統(tǒng)，是從生物組織向器官發(fā)展的最關(guān)鍵一步。

“3D生物打印大型組織器官工程最大的挑戰(zhàn)就是越來越大的血管和微血管網(wǎng)。”Bertassoni博士說。 “為了說明我們所面臨的生物工程挑戰(zhàn)的規(guī)模和復雜性，想想看，人類體內(nèi)每一個細胞只有一根頭發(fā)絲的寬度來接受來自血管的含氧血液供給。”

“復制這些網(wǎng)絡(luò)的復雜性一直是阻擋組織工程在現(xiàn)實世界中臨床應用的攔路虎。”

但是，如今這只攔路虎已經(jīng)被科學家們制服了。

突破的意義

據(jù)Bertassoni博士稱，這一新型生物打印技術(shù)一個主要的優(yōu)點是能夠很快制造出符合個別病人要求的大型微細血管網(wǎng)絡(luò)，而且有足夠的精度。

“盡管以前我們已經(jīng)能夠在實驗室里重建小部分的組織，但這次能夠做到快速打印立體組織與功能性毛細血管網(wǎng)絡(luò)絕對是革命性的。”他說。

“當然，簡化了的再生材料長期以來一直是可用的，但能夠制造出復雜和功能性的真正器官一直是醫(yī)生們夢寐以求的，也是患者真正需要的，這是我們工作的目標。”