可以使用3D打印做出人类心脏吗？
总部位于芝加哥的生物科技公司Biolife4D近日成功3D打印出了一颗微型人工心脏。虽然是迷你版本，但是其结构组织均和人类的心脏相同。为了创造这种心脏，他们使用了他们专有的生物材料，复制了真正的人体生物材料。与Bioink一起，他们使用患者来源的心肌细胞或心肌细胞。 该技术类似于传统的3D打印技术，它可以在层上打印，以在打印时保持结构完整性。
一旦心脏印刷完成，它就被转移到模拟人体状况的生物反应器中。 这有助于细胞结合并融合在一起形成组织。在今年 6 月，BIOLIFE4D 已宣布，成功 3D 打印出一块心肌组织“贴片”，当中包含组成人类心脏的多种细胞，包括心肌细胞、血管等，但不是一个完整的心脏。至 9 月 9 日，BIOLIFE4D 再次公布，已成功 3D 打印出完整的心脏。
3D生物打印心脏已经出现，”长命百岁“还会远吗？
3D生物打印心脏听起来很厉害，实际上也确实很厉害，但还无临床应用的价值，心衰终极治疗方式仍是捐献器官移植，而长命百岁靠的是整个人体协同运作，不仅仅需要心脏完好。3D打印心脏，大体的做法是利用人体自身细胞，从人体中分离出的脂肪细胞细胞在经过编辑之后，诱导为多能干细胞，具备了一定多向分化的能力。然后将此种生物技术培育出的各种组织细胞作为原材料，结合3D打印技术制造心脏组织，目前的技术已经能造出具备心肌细胞、心室和心房，还有着纵横交错的血管的复杂组织结构，具备完整的收缩功能。
这种技术的优势是细胞材料取自于人体自身，不用担心免疫排斥问问题。但仍有诸多缺陷，首先这样的心脏仍缺乏与人体协同运作输送血液的能力；而且由于运用了多种尖端的技术，这种心脏的价格应该是比较高的，而且尚未开展动物临床实践，应用于人体还不知道需要多久。就目前来说，以此技术救治大量的心血管疾病患者仍不现实，心衰的终极治疗手段仍是捐献器官的移植。
保证了心脏的健康确实对保证人的寿命有一定帮助，但是人体构造毕竟是复杂的，拥有多种器官，心脏保证了最基本最广泛的血液输送功能，但是缺缺乏其他器官的各种能力，况且在心脏这方面，3D打印技术仍未完全成熟，在其它器官方面也是一样的，并不能做到哪颗器官坏了直接更换哪里，仅仅靠心脏的健康保证人“长命百岁”仍是不现实的。
其实就目前来看，因为医疗技术的发展，人类距离长命百岁没多远了，少数几个国家和地区居民的平均寿命已经达到了85岁左右，欧洲的瑞典、亚洲的日本和我国香港地区，人均寿命在世界上都排在前列位置。能做到这一点靠的是整体医疗技术的提升和成熟的医疗体系，而不仅仅是某一方面疾病的治疗，尽管某一方面的技术确实有助于提升人均寿命，但是提升的是个体，不是群体。
从更广的层面上来看，提升所有人的寿命，需要靠医疗技术的各个方面都突破现有的层次。长命百岁已经不远了，只不过与心脏疾病这一单一疾病的治疗关系并不十分密切，心脏3D打印技术首要瞄准的目标还是具有心脏疾患需要用到诸如移植等治疗方式的人群，现在器官捐献跟不上患者增长，有很多患者因为没有捐献来源最终被拖死，美国有个小伙因为没有心脏来源，不得不在心脏上装了一个泵，体外连接这电子设备，随身备着两块电池防备断电的情况，对他来说，这种方式只是延长寿命，目的仍是等待捐献来源。
第一个问题：3D打印是什么？3D打印（3DPrint）即快速立体打印技术，依赖数字建模，利用工程塑料、金属材料、光敏树胶、高分子凝胶等可凝聚材料，通过逐层打印的方法，来铸造一个立体的物体。3D打印技术对传统的工业生产线、产业链、工业模式、产生巨大影响，是生产制造业的颠覆创新性技术。目前，3D打印技术以运用于工业生产，近几年来在医学领域有所发展，应用愈来愈广泛！比如：3D打印医学材料、3D打印医学模型、3D打印人体骨性植入物、3D打印人体组织器官等等。
应用：2014年我国西安京西医院，利用3D打印技术打印颅骨，帮助一名半边颅骨受伤凹陷的农民，利用数字模型重建技术，打印出半个头盖骨。2014年底，北京大学医学团队利用3D打印技术，制造出一根脊椎骨，成功植入一名12岁男孩体内，这是全球首创！2016年，四川大学华西医院团队，利用恒河猴自体脂肪间充质干细胞，制备3D打印“生物墨汁”，应用自主研发的3D生物血管打印技术和设备，构建出具有生物活性的人工血管，并将其置换恒河猴体内一段腹主动脉，实现血管再生。
这也是轰动一时的创举！2019年1月，美国加州大学圣迭戈分校首次利用3D打印技术，制造出模仿中枢神经系统结构的脊髓支架，成功帮助大鼠恢复了运动功能。第二个问题：为什么能打印出人工心脏？3D打印技术已经很成熟，只要你有“数字模型”，想打印出什么就能打印什么，建造这个“数字模型”是需要功夫的，需要充分了解你要打印的东西的构造，然后再建模。
我们要明白“打印心脏”，数字建模一颗心脏不是难事，用什么材料打印出来是关键，而且这颗心脏还要有活性。第三个问题：是怎么形成的？色列特拉维夫大学研究团队介绍，他们先从人体内提取脂肪组织，分离出细胞和细胞外基质，再借助基因改造技术，将脂肪细胞转变成干( gàn)细胞，干细胞是一类具有自我复制能力的多潜能细胞。
在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞。让这些干细胞分化成心肌细胞和促血管生成细胞，然后将这些细胞与细胞外基质加工成的水凝胶混合，制成“生物墨水”也就是打印材料，最终装入3D打印机，进而打印出心脏。 {!-- PGC_VIDEO:{"thumb_height": 360, "thumb_url": "1e06f0001b1b47603c9e8。
以色列专家研发，首个自体组织3D打印心脏成功，肾脏也可以打印吗？
据权威流行病学统计数据显示：我国约有慢性肾脏病患者1亿3千万，尿毒症患者100-200万，接受血液透析及腹膜透析的患者却仅仅只有60万，进行肾移植的患者更是少之又少。随着糖尿病、高血压等慢性病的高发，尿毒症的后备人群也在逐渐庞大。虽然透析可以维持尿毒症患者的生命，但也严重影响透析肾友的生活质量。因此，各国医学及科学家们一直在器官移植领域深耕，期待研发出更高科技的“人工器官”。
庆幸的是，器官移植相关研究的确一直在进步。利用自体组织3D打印心脏成功，肾脏或可再生。4月15日，「特拉维夫大学」研究人员公布了器官移植领域的重大突破：研究人员使用3D打印技术打印出全球首个完整心脏。打印的材料来源于自体细胞及组织，该心脏大小与兔子心脏类似，下一步是培养其泵血等功能并进行动物移植。什么是3D打印技术？3D打印也叫做三维打印，最早由Charles W. Hull在1986年提出，可以通过复杂的技术将薄材料层层印刷，形成一个立体的三维结构。
也就是说，3D打印可以打印出一个完整的物品，比如塑料娃娃；甚至是某个人体器官，比如肾脏或心脏。目前，3D打印正应用于再生医学，以满足组织和器官移植的需要。此次，「特拉维夫大学」的首个3D打印心脏，就利用了这一技术。从患者体内提取大网膜组织，同时将细胞与基质分离。∨将基质加工成个性化的水凝胶。∨将细胞重编程为多能干细胞，然后分化成心肌细胞和内皮细胞。
∨随后封装在水凝胶中，产生用于印刷的生物“墨水”。∨将生物墨水打印到工程血管化斑块和复杂的细胞化结构中。∨最终得到自体组织，移植回患者体内，修复或替代受损器官。我们都知道，肾脏细胞无法再生，肾功能一旦受损，就只能维持或替代治疗。3D打印技术或可使肾脏细胞再生。研究者希望在十年内使用该技术打印器官来代替异体器官移植。
这将有助于缓解异体移植的紧缺性及降低排斥风险。最后研究人员表示：虽然3D打印器官非常有前景，但仍存在若干挑战。我们一起期待。有望最快临床应用的人工肾——可穿戴式人工肾目前，我们期待的人工肾脏，主要包括3种，分别是可穿戴式人工肾、植入式人工肾，以及猪器官移植到人体内，而有望最快投入临床应用的人工肾，当属可穿戴式人工肾。
可穿戴人工肾，相当于一台小型血液透析机，肾友可以带着它自由走动，不必像传统透析机一样，必须在血液透析中心进行。这项装置由西雅图华盛顿大学主要研发，已经通过了美国药监局（FDA）批准，进行了人体试验，并在2016年6月将结果发表在美国著名期刊《JCI insight》上，是最有可能和最快应用至临床的人工肾。
无论如何，人工肾已经离我们越来越近，不管是可穿戴式人工肾，还是3D打印肾脏，都值得我们去期待。有更多肾病问题，欢迎微信关注【爱肾网】，提问三甲医院肾内科医生及营养师！参考文献：[1]3D Printing of Personalized Thick and Perfusable Cardiac Patches and Hearts[2]From portable dialysis to a bioengineered kidney[3]3D bioprinting of tissues and organs[4] A wearable artificial kidney for patients with end-stage renal disease。
