以色列是一個(gè)不折不扣的“創(chuàng)新之國(guó)”,。位于中東，飽受戰(zhàn)火沖突的以色列其國(guó)土面積雖不如北京與上海的總和,，人口也只有區(qū)區(qū)800萬(wàn),，卻已經(jīng)誕生了10多位諾獎(jiǎng)得主。

今日,，來(lái)自以色列特拉維夫大學(xué)的科學(xué)家們又給我們帶來(lái)了一項(xiàng)突破,。一支科研團(tuán)隊(duì)用人類(lèi)的脂肪組織，通過(guò)一系列神奇的操作,，最終成功3D打印出了一顆“人造心臟”,。它雖然只是一個(gè)微縮版的原型，卻是人類(lèi)“首次成功設(shè)計(jì)并打印出一個(gè)具有細(xì)胞,、血管,、心室和心房的心臟”,。

▲3D打印心臟，以色列科學(xué)家?guī)?lái)了新突破（圖片來(lái)源：參考資料[1]）

這顆心臟可以說(shuō)是生物學(xué),、材料學(xué),、計(jì)算機(jī)科學(xué)等諸多學(xué)科聯(lián)合帶來(lái)的科學(xué)突破。具體來(lái)看,，研究人員們先從一些患者的體內(nèi)取出了一些脂肪組織,，然后將其“細(xì)胞”與“非細(xì)胞”的成分進(jìn)行分離。這些細(xì)胞隨后被用來(lái)誘導(dǎo)產(chǎn)生多能干細(xì)胞,，而膠原蛋白和糖蛋白等非細(xì)胞成分則用來(lái)合成“個(gè)體化凝膠”,，來(lái)充當(dāng)3D打印的“墨水”。

▲簡(jiǎn)單幾步處理,，脂肪變成了打印心臟的“墨水”（圖片來(lái)源：參考資料[1]）

研究人員們發(fā)現(xiàn),，自身材料組成的凝膠給干細(xì)胞提供了良好的發(fā)育環(huán)境。在這些凝膠里,，干細(xì)胞能高效分化成心臟細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞,。由于所有的材料都來(lái)自患者本身，這些細(xì)胞產(chǎn)生的組織能有效地避免異體器官移植中的排斥問(wèn)題,。

“生物材料的兼容性是消除移植排斥問(wèn)題的關(guān)鍵,，這些問(wèn)題可能會(huì)危害移植的成功，”本研究的通訊作者Tal Dvir教授說(shuō)道：“理想情況下,，生物材料應(yīng)該與患者本身的組織有同樣的生化,、機(jī)械、以及拓?fù)湫再|(zhì),?！?/p>

▲研究人員們用計(jì)算機(jī)模擬了小血管網(wǎng)絡(luò)（圖片來(lái)源：參考資料[1]）

成功分化細(xì)胞之后，研究人員們進(jìn)一步開(kāi)始用這一方法“3D打印”心臟組織和器官,。利用CT掃描技術(shù),，他們勾勒出了心臟的大體結(jié)構(gòu)，這包括了心臟的形狀,，心房心室的尺寸,，以及主要血管的走向。對(duì)于CT掃描無(wú)法獲取的小血管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),，研究人員們又使用了數(shù)學(xué)模型,，計(jì)算不同區(qū)域的氧消耗，合理分配血管的走向,。在計(jì)算機(jī)的輔助下,，我們獲得了更為完整的血管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，用于實(shí)際的打印。

▲3D打印心臟的全過(guò)程（圖片來(lái)源：參考資料[1]）

▲往3D打印的心臟里注射染料觀察結(jié)構(gòu)（圖片來(lái)源：參考資料[1]）

萬(wàn)事俱備之后,，他們成功打印出了一個(gè)“人造心臟”,。限于目前的技術(shù)，研究人員們打印出來(lái)的還只是一個(gè)“迷你版”,，尺寸只有櫻桃一樣大,，差不多是兔子心臟的大小。這顆心臟帶有心臟細(xì)胞和血管,，結(jié)構(gòu)完整,。目前，這顆心臟里的細(xì)胞可以出現(xiàn)收縮,，但尚不能像正常心臟一般搏動(dòng)泵血,。這也是研究人員們下一步的主攻方向。

按計(jì)劃,，他們想在1年多后開(kāi)啟動(dòng)物實(shí)驗(yàn),，研究這種人造心臟用于器官移植的可行性。目前,，心血管疾病是人類(lèi)的第一殺手,，而心臟移植是病情嚴(yán)重患者幾乎唯一的選擇。由于遲遲沒(méi)有合適的器官,，許多患者只能在等待中,，迎來(lái)生命的終結(jié)。如果這一技術(shù)真的能用于人類(lèi)器官移植,，無(wú)疑是一大喜訊,。

“可能在10年里，全世界最好的醫(yī)院里就能出現(xiàn)器官打印機(jī),?！?nbsp;Dvir教授樂(lè)觀地估計(jì)道。我們期待早日看到夢(mèng)想成真的那一天,！

參考資料：

[1] Nadav Noor et al., (2019), 3D Printing of Personalized Thick and Perfusable Cardiac Patches and Hearts, Advanced Science, DOI: https:///10.1002/advs.201900344

[2] 'First' 3-D print of heart with human tissue, vessels unveiled, Retrieved April 15, 2019, from https:///news/2019-04-d-heart-human-tissue-vessels.html

[3] Researchers build 3D-printed heart out of patient’s donor cells, Retrieved April 15, 2019, from https://www./medtech/researchers-build-3d-printed-heart-out-patient-s-donor-cells

[4] TAU Scientists Print First 3D Heart Using Patient’s Own Cells and Materials, Retrieved April 15, 2019, from https://www./weblog-medicine--health?&storyid4704=2446&ncs4704=3