全球首颗3D打印“完整心脏”问世

我们曾报道过以色列特拉维夫大学的研究人员在3D打印技术的帮助下，使用患者自身细胞组织，成功打印出了全球首颗“完整心脏”。那么这颗“心脏”究竟是什么样的？又是怎么打印出来的？

记者 赵兵：“这个无论从大小还是外形上都像是一个小樱桃的，就是这回以色列科学家通过3D打印技术制作出来的一个所谓完整的人类心脏。虽然它的直径 它的长度不到两厘米，但是大家也不要小看，因为它的结构是跟人类心脏的结构完全一样的，上面蓝色的部分是血管，包括它里面还有心室和心房，更重要的是它的原始细胞是从患者身上直接提取的，这也给未来这种器官移植可能带来的排异反应提前进行了排除。”

阿萨夫博士是“3D打印心脏”实验项目的负责人，2015年他带领15个人组成的团队开始进行相关研究。他表示，目前世界各国都在尝试不断发展活体细胞3D打印技术，并致力于将其应用到生物医学领域。他认为，相比较其他的3D打印实验，他们的实验成果实现了更为长足的进步，这为未来打印可用于移植的心脏提供了可能。

以色列“3D心脏打印”实验负责人、特拉维夫大学生命科学系 阿萨夫·夏皮拉博士：“此前其它的实验打印的都是没有细胞的心脏，或是有细胞，但不是来自患者自身生理组织。还有的是合成材料制成的心脏或者干脆没有血管，所以能够把上述三项指标结合在一起，我们的实验是一个新的的进步。”

在现场，阿萨夫博士开启3D打印机，并配置所需的生物材料，准备为我们重现“一颗心”的打印过程。他指出，打印机所使用的“生物墨水”以及承载心脏结构的介质是整个打印过程中最关键的技术。

记者：“一个完整的人类心脏模型的3D打印过程是：生物墨水正在通过两根管子，两个针头喷射到这个小盒子里面的凝胶中，而一个小的心脏正在我们面前逐渐的成形。科学家们告诉我们，现在打印一个这样的小心脏只需要3个半小时，不过他们则是花了3年多4年的时间才摸索出来一个这样的打印方法。”

以色列“3D心脏打印”实验负责人、特拉维夫大学生命科学系 阿萨夫·夏皮拉博士：“之前失败的主要原因就是，我们研制的生物介质十分脆弱，无法支撑打印出来的心脏结构，如果在里面打印的话器官结构就会溃散，无法逐层打印并成形。”

最终经过不断地调整配方和实验，阿萨夫的团队终于研制出合适的生物墨水，以及能够支撑打印结构的凝胶。当构成心脏结构两种主要细胞，通过打印机注入凝胶之后，凝胶能够帮助其自下而上逐级成型并不断固化。而在此基础上，实验人员仍需要把控好所有细节，才能保证成功打印出一颗完整的“心”。

打印心脏不成熟 临床应用尚需时日

在了解完这颗人类“心脏”的3D打印过程之后，可能很多观众都会感到好奇，这样小的心脏，具备正常人类心脏的功能吗？未来真的有可能在人类身上实现打印心脏等器官的移植吗？

阿萨夫博士表示，他们目前打印出来的心脏结构其实还不具备正常的心脏功能，短期内也无法进行整体移植实验。因为目前他们打印出的心脏虽然有活细胞，细胞也能自主收缩，但所有细胞无法整体同步收缩，这意味着打印心脏还不具备泵血功能，这也将是他们下一步的努力方向。

与此同时，受3D打印机精度的限制，目前他们仅能打印出心脏结构的主要血管，而不是全部血管，目前他们寄希望于借助生物特性来形成所有血管结构。

此外，研究人员目前还受困于如何延长打印“心脏”的存活时间。他们自上月实验成功后，已经陆续打印了约20个类似的“心脏”进行实验，但是平均存活时间都不到2天。阿萨夫指出，想要确保细胞持续存活，需要专门的生物反应器，他们已经预定了相关设备，希望这些设备有助于细胞存活更长时间。

而只有在上述难题全都解决后，研究人员才会考虑在动物身上进行整体移植实验。至于在人类临床医学上的应用，阿萨夫博士认为还需要几十年的时间。

虽然这种3D打印心脏短期内还无法应用于临床，但阿萨夫团队的研究成果仍然被认为是器官移植领域的重大突破，因为他们给人类心脏移植不再完全依赖于异体移植带来了希望，如果未来顺利实现，就将不再受限于必须寻找匹配的异体器官，并能有效避免异体移植存在排异反应的缺陷。