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打印技術能打印出人體腎臟，可用于移植手術。但在國內學者看來，3D打印技術雖發(fā)展多年，但打印人體器官目前不可能，但未來可能實現(xiàn)。

在BBC（英國廣播公司）網站上的一段視頻中，美國威克森林大學再生醫(yī)學研究所教授安東尼·阿塔拉，為人們展示了一段科幻小說似的場景。在一臺3D打印機的沙沙作響中，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天“早些時候打印出來的人類腎臟”。

3D打印技術果真進展到了如此先進的地步？

3D打印是什么？

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

3D打印技術和傳統(tǒng)的打印技術有著很大差異。傳統(tǒng)打印機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。

中科院化學研究所研究員、新材料實驗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)的材料按照計算機中的三維模型，噴嘴按照x、y、z三個坐標軸的定位點噴出，然后在指定的位置凝固成形。經過一層一層地堆積后，模型就漸漸形成立體的結構。

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，研究人員首先從成年病人的骨髓和脂肪中提取出干細胞，通過采用不同的成長因子，這些細胞能夠被分化成不同類型的其他細胞；然后他們再將這些細胞轉化成液滴，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，這樣一層層重復噴涂，直到器官的三維結構完成。這樣，最終就能打印出一個完整的腎臟。

打印人體器官是科學幻想？

但是在很多學者看來，打印器官，目前只能算是一個科學幻想。

“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幻想的階段。”北京大學醫(yī)學部解剖學與組織胚胎學系教授于恩華告訴記者。

同時，中國科學院北京基因組研究所甄二真教授也認為：“這個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，人體的干細胞確實有分化的能力，它就像一個發(fā)育不成熟的細胞，能夠在一定的營養(yǎng)和生成條件下，轉化為肌肉細胞、神經細胞、腎細胞等人體各種細胞。但是不能說，因為干細胞有這種能力，通過打印就能獲得一個有生命力的器官。

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

甄二真告訴記者，人體組織是非常復雜的，由細胞、纖維組織、結締組織、脂肪等構成。利用自體干細胞，就能培育出完整的腎臟，這是不可能的。因為這中間還有復雜的過程。人造腎臟屬于生物工程學的領域，但是要達到生物工程學的高度，需要完備的生物科學做支撐。

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

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

“即使這些問題都解決了，也只能說基礎科學弄清楚了。要想制造出腎臟，還需要進行更長時間的研究。”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為，如果用打印就能得到人體器官，也將是一個對生命倫理的挑戰(zhàn)。

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

Tips

“吃喝玩樂”全可打印

3D打印器官雖然暫時難以實現(xiàn)，但是這項技術卻是一個實實在在的“好玩意”。

美國康奈爾大學工程實驗室早先與地處紐約市的法式烹飪學院聯(lián)手，進行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，并且時常挑戰(zhàn)“手工絕對無法制作的結構”。

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

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，可以用激光燒結復雜的塑料、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，它能夠打印出整個立體建筑體。3D打印機的底部有數(shù)百個噴嘴，可噴灑出沙子和鎂質黏合物薄層。每個薄層僅有約5至10毫米厚，通過一層層地將黏合物和沙子結合，最終將形成與巖石一樣堅固的石質建筑物。科學家甚至認為，這種3D打印機未來可以用于在月球上建造房屋。