科學(xué)家發(fā)明了一種神奇的3D打印機,它不僅可以“打印”出一幢完整的建筑,甚至可以在航天飛船中給宇航員打印任何所需的物品。似乎沒有什么是它不能打印的,就連人體的重要器官——肝臟,也能被打印出來。
在實驗室培育可移植肝臟過程中,美國科學(xué)家取得一項重大突破。憑借裝有細胞的3D打印機,可以打印出迷你肝臟,深0.5毫米,寬4毫米。神奇的是,這種被打印出來的肝臟擁有很多與真實肝臟一樣的功能,包括產(chǎn)生負責將激素、鹽和藥物運送到身體各處的蛋白質(zhì)。
這一成就由加利福尼亞州的生物打印先驅(qū)Organovo公司取得。3D打印機采用兩個打印頭,一個負責打印器官形支架,另一個負責添加人體細胞,最后打印出活組織。3D打印迷你肝臟是被一層一層打印出來的,一共打印了大約20層。打印迷你肝臟過程中使用的細胞來自于手術(shù)中切除的肝臟組織或者肝臟的活組織切片。
為了保持3D迷你多細胞肝臟的活性,特別添加了血管內(nèi)壁細胞。打印機需要逐層打印肝臟細胞和血管內(nèi)壁細胞。這些血管內(nèi)壁細胞形成一張精妙的管道網(wǎng)向肝細胞輸送養(yǎng)分和氧氣,因此,3D打印迷你肝臟可以存活5天甚至更長時間。相比之下,基于單層或者雙層細胞的現(xiàn)有肝臟試樣只能存活兩天時間,同時也不具備3D迷你肝臟的很多功能。
這種打印出來的迷你肝臟能夠產(chǎn)生清蛋白、膽固醇和名為“細胞色素P450”的解毒酶,這種解毒酶可以代謝肝臟內(nèi)的藥物。打印機疊加了約20層肝實質(zhì)細胞和肝星狀細胞,所擁有的結(jié)構(gòu)和功能與真實肝臟更相近。迷你肝臟同樣可以被病毒侵襲,不同的是,整個病變過程都可以被觀察到,還可以對它施以藥物,隨時觀察藥物的療效。
目前,測試新藥物,往往需要使用大量實驗動物,這并不是理想的做法。因為,不僅成本昂貴,而且不太可能準確地呈現(xiàn)出人體器官對藥物的代謝能力和毒性反應(yīng)。
3D迷你打印肝臟的問世,可以取代動物試驗,用于新藥的測試。它更接近人體器官的真實反應(yīng),能夠準確得出結(jié)果,同時顯著降低成本。
革命性的新藥一般需要10-15年的時間才能進入市場,3D迷你打印肝臟可以使研發(fā)周期縮短至10年以內(nèi),這將有利于所有疾病。
肝臟是人體的重要器官,負責過濾血液,代謝和運輸藥物,產(chǎn)生一系列對保持體內(nèi)平衡至關(guān)重要的蛋白質(zhì)。很多遺傳病都與由肝臟產(chǎn)生的蛋白質(zhì)缺乏有關(guān)。
肝臟打印僅僅是一個開始,打印出能夠模擬真實人體組織形態(tài)和功能的活組織,用以移植,這才是3D生物打印的終極目標。
說不定哪一天,我們的某個器官不能正常運轉(zhuǎn)了,3D打印機可以為我們打印出一個新的器官,那時,任何疾病也許都不再可怕!