3D生物打印可起死回生？

　　我們會在（zài）每年寒（hán）暑假複播的《西遊記》中會看到這樣的景象：觀音菩薩拿著蘸了玉（yù）淨瓶甘露的（de）楊（yáng）柳枝，將露水灑向一個氣息全無的人之後，這（zhè）個人馬上就會活過來。

　　死亡，是一件任何人最終都將要麵對而又無法改變的一件事（shì）。那些看（kàn）起來能夠讓（ràng）人起死回生的（de）“法力”似乎僅停留在故事裏。但是，科技（jì）發展到今天，我們雖（suī）不能做到讓死去的生命再次複活，但可以讓垂危的生命得（dé）以延續。至少，3D生物打印技術就已經開始改變人類社會了。

　　打（dǎ）印一隻耳朵？

　　用一台打印機製造一隻耳朵，這種隻在（zài）電影（yǐng）中見到的場景如今已經發生（shēng）在我（wǒ）們周圍。2016年2月15日，來自美國北卡羅萊納（nà）州維克森林大學再（zài）生（shēng）醫（yī）學研究所的科（kē）學家們稱，他們已經（jīng）創建了一（yī）台可以製造器（qì）官、組織和骨骼的3D打（dǎ）印機，而這些通（tōng）過3D打印機打印（yìn）出（chū）來的（de）器官、組織和骨骼能夠直接植（zhí）入人體。這一成果已於當日發（fā）表在科學雜誌《Nature Biotechnology》上。

　　論文稱，與大多數3D打（dǎ）印機一樣，科學家們此次研發的3D打印機的噴嘴依（yī）靠計算機控（kòng）製，以一種非常精確的模式逐層擠出沉積（jī）材料。這些沉積材料最（zuì）終會硬化，並生成任何想要的對象，不過，與（yǔ）其他3D打印機使用熔融的塑料或者金屬材料不同的是，這款3D打印機擠出的主（zhǔ）要是含有人體細胞的水凝膠。

　　實際（jì）上，該3D打印機擁有多個噴嘴，一些擠出水凝（níng）膠，還有一些則擠出可生物降解材料，用來（lái）給打印出來的（de）組織（zhī）提供結構和強度（dù）支持。當（dāng）輔助材料溶解和組織在機器中完成孵化時，它就有可（kě）能植入人體。研（yán）究人員先（xiān）對人耳、下顎骨、肌肉進行3D掃描，從而創（chuàng）建（jiàn）數字模板（bǎn），然後打印（yìn）出一塊（kuài）耳形的（de）軟骨（gǔ）、一塊肌（jī）肉和一塊下頜骨，並把它們植入小鼠體內（nèi）。

　　3D生物打印的技術原理

　　所謂的3D生物打印，指的是一（yī）種以計算（suàn）機三維模型為基礎，通（tōng）過軟件分層離散和數控成型的方法，定位裝配生物材料或活細胞，製造人工植入支架、組織器官和醫療輔助等生物醫學產（chǎn）品的3D打印技術。3D生物（wù）打印的最終目的是（shì）為了解決移植器官來源有限的問（wèn）題。

　　世界上第一台3D生物打印機的原型機已在2009年底由Organovo公司製造出（chū）來，2010年被（bèi）《時代周刊》評為2010年50項最佳（jiā）發明之一。

　　3D生物打印技術目前還處於開發（fā）的初級階段，通過電腦（nǎo）建模程序（xù）來設計需要打印的（de）器官剖（pōu）麵圖（tú），從而精準指導隨後的打印過程。研究者在供打印的液態材料中複合從骨髓、脂肪等組織中（zhōng）提（tí）取的幹（gàn）細胞，或不同的活性因（yīn）子，通過打印頭將液體按照一定（dìng）圖案打印在接收平台上。打（dǎ）印頭每打印一層，就會提（tí）升（shēng）一個層高的刻度，繼而（ér）開始下一層圖（tú）案的打印，從而逐漸實現人造組織的成型，跟普通3D打印在工業應用中的（de）模型製造過程類似。

　　3D生物打印機可以被置於生物安全櫃中，可進行無菌操作，打印後的組織可以直接被植入患（huàn）者（zhě）體內，其中的細胞在生長因子的調控下（xià），重新組（zǔ）合、分化，最終形成新的組織（zhī）和器官。以皮膚打印過程為例（lì），一般需要經過皮膚樣品三維建模、形（xíng）成脂肪原（yuán）型、3D打印（yìn）皮膚（fū）樣（yàng）品三個步驟才能完成。

　　從理論上講，3D生物打印機可以使用CT等掃描技術，得到患者身體的各個部位（wèi）精確圖像數據，並（bìng）在隨後的短時間內打印出相應的組織（zhī），由於這些結構來源於病人（rén）的身體掃描，因此，打印後的植入物完全可以模擬原有的器官，順利地進行替換，從而減（jiǎn）輕（qīng）了植入過（guò）程對患者的身體帶來的負擔。

　　3D生物打印給我們帶來了哪（nǎ）些驚喜？

　　現有的3D生（shēng）物打印機的研究還處（chù）於早期階段，但是發展前景為大家所期待。據澳大利亞Invetech和（hé）美國Organovo兩家公司宣稱，3D生物打印技術將在5年內實現對功能性大血管的打印，十年內實（shí）現心髒或者肝髒（zāng）等器官的打印。由此可見，3D生物（wù）打印技術的成果可（kě）能會給醫療界（jiè）帶來一場（chǎng）革命。那麽，3D生物（wù）打印技術（shù）給（gěi）我們帶來了哪些驚喜呢？

　　1.3D打印（yìn）腎髒原型

　　美國北卡羅萊納Wake Forest大學Anthony Atala等人使用複合（hé）細胞的水凝膠材料（liào），逐層（céng）打印，構建出類似於腎髒（zāng）的結構。從而製造骨骼、耳鼻、膀胱（guāng）等（děng）人體器官，以（yǐ）達到為患（huàn）者提供量身定做的器官替代品的目的。

　　2.3D打印人（rén）耳

　　美國康奈爾大學工程師與醫生們（men）結合3D打印技術以及活性細（xì）胞製成的可（kě）注射膠造出了與人耳幾乎完全一樣的人工假耳（ěr），在外觀與功能上與真耳相差無異，並且在3個月之內，這（zhè）些耳朵即可長出軟骨，替換掉其中用於（yú）定型的膠原。

　　3.3D打印肝髒

　　蘇格蘭科（kē）學家率先研（yán）製出利用人體細胞打印人造肝髒組織的技術，研究人員研製出了基於瓣膜的細胞打印（yìn）流程，可以生產特定的細（xì）胞種類，容（róng）量僅為2nL或每滴小於5個細胞。這一研究（jiū）結果對醫藥行業意義（yì）非常重大（dà），它能把人體對藥物的反應模擬（nǐ）得更加逼真，有助於選出高效的藥物。

　　不過這一技（jì）術麵臨著很大挑戰就是，怎樣保證研發出更容易操（cāo）控和更精細的打印噴嘴，以有效保護細胞和組織的生存能力。隨後，研究（jiū）人員開發了基（jī）於瓣膜的雙噴嘴打印機，用於打印高質量的細（xì）胞，包括打印首個用於組織再生的胚胎幹細胞。

　　4.3D打印仿生組（zǔ）織（zhī）

　　英國牛津大學研（yán）究出最新3D打印技術，將水和液體分子連接在一起，形成（chéng）了具有（yǒu）人體細胞功能的“液滴（仿生組織）”。每個液滴是直徑約為（wéi）50微米的透（tòu）明空腔，這（zhè）些（xiē）打印出的“功（gōng）能液滴”可用於人體組織，或（huò）者作為新方法（fǎ）為（wéi）人體投（tóu）遞新藥，相（xiàng）關研究發表在《科學》（Science）雜誌上。

　　我（wǒ）國的突破

　　3D生物打印（yìn）離我們並不遙遠，不僅（jǐn）在國外大放異彩，在（zài）國內也是摸得著看得見的。 據央視報道，我國（guó）863計劃之一的（de）3D打（dǎ）印血管已經獲得重大突破，世界首創的3D生物血管（guǎn）打印機由四川藍光英諾生物科（kē）技有（yǒu）限公（gōng）司成功研製。據介紹，該款血管（guǎn）打（dǎ）印機性能先進，僅僅（jǐn）2分（fèn）鍾（zhōng）便打出（chū）10厘（lí）米長的血管。3D生（shēng）物（wù）血管（guǎn）打印的核心技術是生物磚（Biosesynsphere），生物磚並不是磚塊，也不是方方正正的形狀，而是一（yī）種新型的、精準的、具有仿生功能的幹細胞培養體係。

　　有長路要走

　　從全（quán）球來（lái）看，生物3D打印的前景比較廣闊，目前生物3D打印技術已（yǐ）經在主動脈瓣、種植手術導（dǎo）板、人工下顎等領域得（dé）到應用。但（dàn）是，人體是一個複雜的係統，無數細胞每天在以我們不能（néng）充分理解的神秘方式生長（zhǎng）、愈合和變化，我們還沒有解碼細胞之間是如（rú）何傳遞的，盡管科學研究可以將細胞（bāo）以（yǐ）完（wán）美的形狀放在（zài）支架上的正確位置，但是仍然沒有人準確地知道如何“啟（qǐ）動”種子細胞，現有的3D生物打印隻是剛剛開了個頭，未來3D生物打印技術的道路還有（yǒu）很長的一段路要走。