3D打印在人造器官中那些落了地的事兒
在美劇《絕望的主婦》中，迷糊的女主角Sussie曾在一次踩踏事件中稀里糊涂的失去了腎臟。年紀輕輕的Sussie 不得不依靠血液透析來維持生命，同時進入了等待腎臟移植的漫長人生。Sussie絕望的眼神讓人感到陣陣心酸。不錯，僅在美國排隊等待腎移植手術的患者名單人數超過10萬人，而2015年僅有17108人接受了腎移植手術。每天就有13人因為沒有等到腎移植供體而死去。
捐獻器官的短缺以及器官移植之后產生的排異問題，促進了醫學界向人工器官領域的探索。3D打印在人工器官探索中占有一席之地。還記得英國未來學家曾經發布的生物3D打印機概念圖嗎？ 圖中描述的是一臺生物3D打印機正在打印一顆人的心臟。心臟的打印材料主要是人自身的干細胞。然而，使用生物3D打印技術打印出外形和功能逼真的人造器官，并植入人體還沒有實現。圖片中反應出來的是美好的未來。今天，我們一起分享一下3D打印技術和人工器官之間的那些已經落了地的事兒。
助力人工器官的研發
美國范德堡大學醫療中心的腎病專家在十幾年前就開啟了人工腎臟的研發項目。近日，這個項目已經接近尾聲。這個人工腎臟和理想中的與人體天然器官十分接近的生物3D打印腎臟不同。它其實是一個由微芯片和人體細胞組成的混合生物裝置，它可以模擬人體腎臟的功能，為人體清潔血液和處理廢物。其實，它就像一個可植入人體的微型“血液透析機”。 有了它，血液透析可以在體內自動完成。
最終完成的可植入式的人工腎臟包括微芯片過濾器和活的腎細胞，在每個芯片過濾器上都包含著許多孔，每個孔都作為一個支架支撐著一個活體腎細胞的膜，以此來模擬腎臟的自然功能。心臟輸出血液產生的血壓，將負責推動血液通過過濾器，所以血液是否能夠順利通過，是非常關鍵的，需要進行反復驗證。3D打印技術承擔了這個任務。科學家使用計算機模型來優化設備內部復雜的通道形狀以實現平穩的血流，在設計完成后，通過3D打印出原型進行再次驗證。 將來植入人體之后能夠“存活”多久？是否能夠完全恢復腎臟的功能，取代捐獻的腎臟？值得期待。
藥物測試和篩選
羅氏、強生等大型制藥公司正在使用3D打印的人工器官進行新藥的毒性測試和藥物篩選。美國Organovo生物3D打印領域的科學家能夠培養出具有功能和活力的人體肝細胞，這些細胞可以保留長達40天的關鍵肝功能，并已經測試了對乙酰氨基酚藥物成分對肝細胞的毒副作用。使用肝臟細胞3D打印的肝臟組織獲得了羅氏制藥的認可，比動物模型更為有效地模擬人類自然的反應，可以加快藥物推向市場。
Organovo 3D打印的全細胞腎組織，在實驗室條件下該腎臟組織可以持續存活至少兩周時間。3D打印的全細胞腎組織可以用于醫藥毒性測試和療效測試領域，改善現有的測試模型。用于醫療中, 可以對特定疾病在活的腎臟組織內部的活動進行建模，為治療此類疾病提供實驗數據。對于占據主流的單層細胞培養技術來說，生物3D打印腎臟組織是個顯著進步。3D腎臟組織的體外耐久性，可以應用在對藥物作用進行慢性的、生理學相關劑量的評估。3D腎臟組織的細胞復雜性可以支持對于藥物反應的系統檢驗，包括原本很難或不可能在體外進行的評估，比如管狀纖維化和傷后恢復。
國內的生物3D打印企業，杭州捷諾飛讓3D打印人工肝臟走出實驗室，首次在國內實現具有穩定功能的3D打印肝臟的批量化生產。這些人工肝臟已經被默克制藥集團用于藥物篩選技術。理論上人體是藥物初步篩選最佳的實驗對象，但是在倫理上這樣做是行不通的。而用人源細胞3D打印的組織和構建病理模型，能準確反映化學和生物藥物在人體內的藥理活性，對藥物初步篩選有重要意義。
未來
雖然這些已經落地的事兒與3D打印出可用于人體移植的器官尚有差距。但是人工器官技術根據患者的身體“就地取材”，既可以避免異體移植出現的排異反應，又有望終結被動等待他人捐獻器官的情況，相信你也和中國3D打印網一樣對這個領域充滿期待。就現階段而言，用于藥物毒性測試的3D打印器官已經體現出實用價值。每一項成果，都讓我們距離可移植到人工器官更近了一步。隨著生物、醫學和3D打印交叉學科的發展，我們期待著可移植的人造器官早日“進入”人類世界。
(責任編輯：admin)
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