來自太空的心臟， 3D生物打印來實現

材料牛注：3D打印技術可以打印手辦、打印模型大家肯定早就知道了，那你知道現在有一種3D打印技術可以器官了嗎？趕緊來看看吧！

如果你住在墨西哥灣附近，那么在本月早些時候，當你在喝咖啡或瀏覽網頁時，距你頭頂30000英尺（約9100米）的地方有一架飛機正在模擬失重狀態。

同時飛機里的三維生物打印機利用人類干細胞完成了心臟和血管結構的“打印”。這個在零重力環境中進行三維打印的項目是幾家公司共同努力的結果，這一項目旨在制造更優質、更廣泛的人體器官。

該項目是由Techshot主導的，該公司參與空間設備和空間實驗多年，并且該公司能通過與美國航空航天局（NASA）簽訂太空行動協議使其能夠對設備進行商業操作。項目中使用的3D打印機來自于nScrypt，而生物打印墨來自于Bioficial Organs Inc，該公司整理出了一個讓成人干細胞存活、移植甚至生物打印的方法。

這次飛行是由Zero Gravity Corporation改裝后的波音727完成的。該飛機利用拋物線的方式來引發失重，該拋物線形狀大體是一個鐘形弧，而失重發生在曲線的頂端。整個失重過程持續約20~30秒，實驗過程中完成了25次拋物線過程。這其中的幾次拋物線過程中，3D打印機進行工作，短時間內打印出原本計劃的心臟和血管結構。生物組織則是由人類干細胞產生的。

但當初為什么會把生物打印技術引入到失重環境中呢？我們請教了Techshot的首席科學家Eugene D. Boland這個問題，下面就是他的回答。

“從材料的角度來看，所有的細胞、蛋白質、聚合物、生長因子混合在一就像是非常特殊的雞尾酒，一般把它們稱為生物打印墨。在打印的過程中，這些生物打印墨有介于蜂蜜和明膠之間的密度，同時我們有使它變得更薄或者更厚的小技巧。但不幸的是，大多數在地面上能使生物打印墨變厚的“技巧”都會讓材料變得不利于細胞存活。我們想要它們變厚的原因是3D打印機在試圖模擬自然狀態，因而希望它們能夠保持復雜的幾何形狀。所有的這些在太空中都會發生變化。沒有重力的情況下，復雜的幾何形狀可以用優化生物活性而非結構完整性的生物打印墨來建立。我們能讓最終形成的組織來決定配方，而不是讓結構的穩定性來決定，因為這種生物打印墨足夠強大。”

Techshot說，研究小組的下一步目標是制造一個小而強大的3D生物打印機，我們希望能在一月推出商業太空艙，隨后的2018年我們將推出用于國際空間站的3D生物打印機，它將能打印更厚且更復雜的人體組織。

Boland表示，除了能夠產生更好的組織和器官，生物打印在太空失重狀態下也能解決成本以及器官短缺的問題。

Boland 說：“確實沒有人說在低地球軌道進行生產成本更低，而這些人也沒有一個在心臟移植的名單中。絕大多數患者是在醫院，在重癥監護病房度過時間的，可能他們身體里植入了輔助泵來拯救他們脆弱的心臟，每天有大量的金錢支出但是沒有一點收入，年復一年地等待著救助。然而不幸的是，而這其中數以萬計的病人最終會死于于器官短缺。”

“如果一個病人到了需要一個器官（例如心臟）的關鍵點，這時候有一個簡單的程序來提取一些脂肪，并從中獲取一些干細胞和基質細胞，那事情會是什么樣呢？這些細胞可以混合成專屬的生物打印墨，將它帶到國際空間站進行約一個月的印刷和生長，器官形成后就可以返回到病人進行植入了。”

Boland表示，公司在籌劃一個類似于目前的血液和組織器官移植計劃的項目，雖然這個項目尚未定價，也尚未獲得監管部門批準。考慮到生物打印技術還有很長的路要走，這一暫時處于設想的方案是有可能成為現實的。

接受移植的病人可能會說：“我的心來自外太空！”，這聽起來也是挺有意思的。

原文鏈接：3D printing heart parts at 30,000 feet

本文由編輯部丁菲菲提供素材，趙玲編譯，點我加入材料人編輯部。