3D打印人體器官可能嗎？

3D打印人體器官可能嗎？

美科研人員聲稱用3D打印技術(shù)能打印出人體腎臟，可用于移植手術(shù)。但在國內(nèi)學(xué)者看來，3D打印技術(shù)雖發(fā)展多年，但打印人體器官目前不可能，但未來可能實(shí)現(xiàn)。

在BBC（英國廣播公司）網(wǎng)站上的一段視頻中，美國威克森林大學(xué)再生醫(yī)學(xué)研究所教授安東尼·阿塔拉，為人們展示了一段科幻小說似的場景。在一臺(tái)3D打印機(jī)的沙沙作響中，一塊柔軟的人類組織被打印出來，安東尼隨后還展示了他們當(dāng)天“早些時(shí)候打印出來的人類腎臟”。

3D打印技術(shù)果真進(jìn)展到了如此先進(jìn)的地步？

3D打印是什么？

要說清3D打印機(jī)如何打印腎臟，還得先弄清楚3D打印如何實(shí)現(xiàn)。比起懸乎的腎臟打印，這項(xiàng)技術(shù)其實(shí)是一個(gè)靠譜的有趣發(fā)明。1994年，美國麻省理工學(xué)院的幾位科研人員發(fā)明了這項(xiàng)技術(shù)。

3D打印技術(shù)和傳統(tǒng)的打印技術(shù)有著很大差異。傳統(tǒng)打印機(jī)只能在紙張上用墨水打印。而3D打印則突破了這種條條框框。

中科院化學(xué)研究所研究員、新材料實(shí)驗(yàn)室主任宋延林告訴記者，它的“墨水”可以是各種材料，比如金屬、陶瓷、塑料、細(xì)胞、沙石甚至各種食物。通過高溫或者激光的方法，“墨水”被抽成絲狀。隨后，這些半流體狀態(tài)的材料按照計(jì)算機(jī)中的三維模型，噴嘴按照x、y、z三個(gè)坐標(biāo)軸的定位點(diǎn)噴出，然后在指定的位置凝固成形。經(jīng)過一層一層地堆積后，模型就漸漸形成立體的結(jié)構(gòu)。

簡單來說，3D打印就像是斷層掃描的逆過程，斷層掃描是把對象“切”成無數(shù)疊加的片，而3D打印則是一片片地打印，然后逐漸累積成為一個(gè)立體物體。這就意味著，只要有3D模型，你甚至可以打印出一座等高的維納斯雕塑放在家中。

弄清了3D打印機(jī)的工作原理，再來理解器官打印就容易得多。

據(jù)安東尼介紹，打印器官時(shí)，研究人員首先從成年病人的骨髓和脂肪中提取出干細(xì)胞，通過采用不同的成長因子，這些細(xì)胞能夠被分化成不同類型的其他細(xì)胞；然后他們再將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)化成液滴，制成“生物墨水”。然后注射器一層一層地將“生物墨水”噴涂到凝膠支架上，這樣一層層重復(fù)噴涂，直到器官的三維結(jié)構(gòu)完成。這樣，最終就能打印出一個(gè)完整的腎臟。

打印人體器官是科學(xué)幻想？

但是在很多學(xué)者看來，打印器官，目前只能算是一個(gè)科學(xué)幻想。

“目前來說，用打印的方法獲得人類器官，還僅僅只是停留在科學(xué)幻想的階段。”北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部解剖學(xué)與組織胚胎學(xué)系教授于恩華告訴記者。

同時(shí)，中國科學(xué)院北京基因組研究所甄二真教授也認(rèn)為：“這個(gè)方向在未來是有可能的，但是如果說他現(xiàn)在就做出來了，一定是有問題的。”

于恩華說，人體的干細(xì)胞確實(shí)有分化的能力，它就像一個(gè)發(fā)育不成熟的細(xì)胞，能夠在一定的營養(yǎng)和生成條件下，轉(zhuǎn)化為肌肉細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、腎細(xì)胞等人體各種細(xì)胞。但是不能說，因?yàn)楦杉?xì)胞有這種能力，通過打印就能獲得一個(gè)有生命力的器官。

“就像人們已經(jīng)掌握了基因圖譜，但是至今也無法合成生命一樣。人類目前就連一個(gè)單細(xì)胞的生物，都沒有成功造出來過。”于恩華說，“掌握了生命的構(gòu)成結(jié)構(gòu)，和創(chuàng)造一個(gè)有活性的機(jī)體，之間的差別就像天與地的距離那么遠(yuǎn)。”人們對生命的認(rèn)識(shí)還很有限，生命絕不是細(xì)胞、血管加神經(jīng)就能簡單復(fù)制的，其中的很多聯(lián)系要比人們想象的復(fù)雜得多。

甄二真告訴記者，人體組織是非常復(fù)雜的，由細(xì)胞、纖維組織、結(jié)締組織、脂肪等構(gòu)成。利用自體干細(xì)胞，就能培育出完整的腎臟，這是不可能的。因?yàn)檫@中間還有復(fù)雜的過程。人造腎臟屬于生物工程學(xué)的領(lǐng)域，但是要達(dá)到生物工程學(xué)的高度，需要完備的生物科學(xué)做支撐。

“但是人類現(xiàn)在所掌握的知識(shí)，連生物科學(xué)的很多基礎(chǔ)問題都沒有解決。”甄二真說，比如有人說用自體干細(xì)胞就能造出器官，但是干細(xì)胞要首先在體外進(jìn)行誘導(dǎo)分化，然后再將分化的細(xì)胞準(zhǔn)確安放在器官的固定位置。而干細(xì)胞的體外誘導(dǎo)分化，以及準(zhǔn)確排列分子的位置，就是目前學(xué)界還未攻克的難題。

此外，構(gòu)成器官的像氨基酸、多糖甚至是看不見的組織間液等處于分子水平的物質(zhì)該如何排列安放，也是目前無法解決的基礎(chǔ)科學(xué)問題。而這些內(nèi)容，還沒有任何醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)可以提供參考。

“即使這些問題都解決了，也只能說基礎(chǔ)科學(xué)弄清楚了。要想制造出腎臟，還需要進(jìn)行更長時(shí)間的研究。”甄二真說，這就像弄清楚飛行原理和制造出能上天的宇宙飛船一樣，它們之間的差距是巨大的。

而且甄二真和于恩華都認(rèn)為，如果用打印就能得到人體器官，也將是一個(gè)對生命倫理的挑戰(zhàn)。

但是不論如何，科學(xué)總是在爭論和矛盾中不斷前行。“生物打印”技術(shù)雖然還處于概念驗(yàn)證階段，但是如果這個(gè)研究方向沒有錯(cuò)，未來人們將利用它開發(fā)出眾多應(yīng)用。而現(xiàn)在所能預(yù)見的是，人們至少不用再翹首以盼漫長的器官捐獻(xiàn)名單了。

Tips

“吃喝玩樂”全可打印

3D打印器官雖然暫時(shí)難以實(shí)現(xiàn)，但是這項(xiàng)技術(shù)卻是一個(gè)實(shí)實(shí)在在的“好玩意”。

美國康奈爾大學(xué)工程實(shí)驗(yàn)室早先與地處紐約市的法式烹飪學(xué)院聯(lián)手，進(jìn)行3D打印食品的研究，而他們的成果之一，就是將扇貝和奶酪制成迷你太空飛船形狀的酥餅。他們至今已嘗試過用巧克力、奶酪、土豆泥、扇貝、火雞、芹菜等各種食材來打印，并且時(shí)常挑戰(zhàn)“手工絕對無法制作的結(jié)構(gòu)”。

英國?？巳卮髮W(xué)的研究人員還推出了世界首臺(tái)3D巧克力打印機(jī)。每層巧克力打印出來后，必須經(jīng)過凝固過程，再開始下一層打印。為保證巧克力的黏稠度和溫度，研究人員給打印機(jī)加裝保溫和冷卻系統(tǒng)，以便讓打印過程順利進(jìn)行。

在航空業(yè)和汽車制造業(yè)，3D打印也能嶄露頭角。通過3D打印機(jī)，可以用激光燒結(jié)復(fù)雜的塑料、金屬和合金元件，而不再需要制作很多不同的元件去組裝它。

而一位意大利發(fā)明家成功研制出一種大型3D打印機(jī)，它能夠打印出整個(gè)立體建筑體。3D打印機(jī)的底部有數(shù)百個(gè)噴嘴，可噴灑出沙子和鎂質(zhì)黏合物薄層。每個(gè)薄層僅有約5至10毫米厚，通過一層層地將黏合物和沙子結(jié)合，最終將形成與巖石一樣堅(jiān)固的石質(zhì)建筑物?？茖W(xué)家甚至認(rèn)為，這種3D打印機(jī)未來可以用于在月球上建造房屋。