科学家一直致力于使用生物3D打印技术培养可移植的人工组织和器官。但由于无法在组织和器官的内部打印出血管，从而持续的为人工器官输送养分、代谢废物，因此目前的3D打印器官能够存活的时间非常短。而哈佛大学获得最新的突破，可以打印出维持生物学功能的并可以存活超过六个星期的组织。哈佛大学的科学家是怎样做到的呢？本期，3D科学谷就和你一起来了解一下。
三种生物墨水
哈佛大学的研究人员在整个打印过程中使用了三种生物墨水。其中第一种墨水含有细胞外基质，这是一种由水、蛋白质和碳水化合物构成的复杂混合物，用于连接每个细胞，从而形成一个组织。第二种墨水包含细胞外基质和干细胞。第三种用于打印血管，这种墨水在冷却过程中融化，所以研究人员可以从冷却的物质中将墨水抽出来，并保留空心管 。
打印的过程是，首先使用一种3D打印的硅胶模具作为人造组织的“容器”。接下来按照设计方案在模具中打印出血管网络，然后将含有人体干细胞的墨水打印在上面。这些墨水有足够的强度做到自我支撑，在组织不断增长的过程中保持形状。
然后在血管网格内部的交叉处打印出血管，这些血管网格相互连接。研究人员接下来将血管内皮细胞注入血管，让这些细胞生长为血管内壁。打印血管的油墨属性非常特殊，它们在冷却之后将会融化，只留下由内皮细胞长成的人工血管壁。
以上工作都完成之后，研究人员将包含细胞外基质的墨水填充进模具。最终培养出内部充满毛细血管的人工组织。研究人员通过硅胶模具两端的出入口向该组织输入营养物质，以保证细胞存活。人工血管将通过将细胞生长因子运送至整个人工组织，促进干细胞的定向分化，从而形成更厚的组织。不仅如此，哈佛大学的研究人员表示，这些包含丰富血管的人工组织，如果将来被移植到人体，还能够让它们尽快与人体“连接”在一起，尽快在人体内存活下来。
商业价值
3D科学谷认为哈佛大学的这项技术使得生物3D打印拥有了在组织内的预制血管的突破，并通过灌注营养物质和生长因子等物质来调节这些细胞的功能。用通俗的话来理解，就是可以让干细胞按照科学家的“命令” 生长为人们需要的细胞。这将人类在组织工程学领域的研究推向新的里程碑。这类研究将进一步扩展3D打印的人体组织在药物安全、毒性筛查方面的应用，并最终可用于组织修复和再生。
而如上图所显示，3D打印在生命科学领域的将走向用于移植的组织和简单器官生物打印（Tissue & simple printd organs usd in transplants)，并最终达到复杂器官的完整打印（complex printed organs)。哈佛大学的这项技术突破，是不是能让科学家培养出能够长期存活的复杂人工器官呢？ 人们是不是可以早日迎来可移植的人工器官？ 让我们共同期待。
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