【答分歧】脑洞开起来：如何3D打印一颗心脏

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上周，程绍在后台问嗅兄:如何用3d打印心脏？我不得不说这个问题立刻引起了嗅哥的注意。那时，嗅兄敞开了他的大脑，想象着自己变成了一个3d打印的心脏，如此酷以至于他没有朋友。一个人怎么能独自享受这样快乐的时刻呢？今天，Sniff兄弟将与大家一起集体讨论如何打印一颗3d心脏。

3d打印技术并不新鲜。它最早出现在20世纪90年代中期，是一种快速成型技术。基于数字模型文件，通过用可粘合材料逐层印刷来构建对象。3d打印的核心涉及3d打印技术中最困难的分支——3D生物打印。与普通3d打印中使用的pvc塑料或金属不同，生物打印中使用的材料是人体细胞和粘合剂。

有一种方法可以用3d打印心脏:这场“革命”还没有成功，同志们还需要努力

√第一步:ct扫描人体，用计算机软件分析结果，建立人体心脏模型，详细说明细胞在每层组织中的位置。这一步的挑战在于，迄今为止，人类对微观世界的理解仍停留在二维层面。这种现象的部分原因是显微镜下的标本必须在二维空间中观察——放在一个薄的载玻片上，这样上面或下面的光线就可以照亮它。即使有了现代计算机和绘图软件，生物学家也很难从三维角度理解细胞、组织和器官之间的关系。

√步骤2:分离模型并打印心脏的各个部分——心肌、血管、心脏瓣膜和电组织。首先，从成人骨髓和脂肪中提取干细胞，利用不同的生长因子分化成不同类型的其他细胞；心脏的每个部位由不同类型的活细胞组成，生物打印机使用多个可以左右、前后、上下移动的生物打印头，并根据模型将相应的细胞放置在适当的位置，直至完成每个部位的三维结构。成功的器官重建至少由数十亿种不同类型的活细胞组成。在实验室中培养和维持细胞的生命需要特殊的程序和设备。他们需要交换营养、生长元素和其他信息。此外，人类细胞极其脆弱，因此在印刷过程中很难保证它们的存活。酸度、ph值、营养物质、二氧化碳等。对细胞的活性有很大的影响。

√步骤3:将打印好的部分放入培养箱中培养，通过细胞自身的生物发育反应实现组合。细胞依靠其自然的自组织特性来连接血管，并最终结合各种成分来促进心脏的发育。这是3d打印心脏的最后一步，也是最容易失败的一步。除了前一步维持细胞生命的挑战外，即使印刷细胞成功存活并完成融合过程，也并不意味着“心脏”可以发挥其作用。这种半生物和半人工结合的最大技术挑战是让它像正常的人类心脏细胞一样一起工作。简单的比喻是:你可以取出心脏组织细胞并把它们放在一起，但是你如何把它变成真正的心脏呢？

如果一切顺利，有一天你听到培养皿中跳动的声音，那么恭喜你，你创造了历史。

好了，补脑时间结束了。

正如人们已经掌握了基因图谱一样，到目前为止他们还不能合成生命。目前，人类生命科学的发展远远不足以完成心脏3d打印的过程。在掌握生命的构成和创造一个活跃的有机体之间还有很长的路要走。人们对生活的理解仍然非常有限。生命不能简单地被细胞、血管和神经复制，许多联系比我们想象的要复杂得多。

目前，一些医疗团队已经做了一些半成功的尝试来打印3d器官，其中大部分是不完整的或者只能存活几天。以organovo为例，它是全球生物打印领域的先驱。他们印刷的人类肝脏确实有效，但只存活了40天。2014年4月，路易斯维尔大学的一个团队成功地打印出了心脏瓣膜和小静脉，但是它们还没有在人类身上进行测试。

如果器官的3d打印在未来的某一天成为现实，这对许多重病患者来说将是一件好事。让我们拥抱这一愿景，对科学技术的发展充满信心。

【解答分歧】的问题到了，下周见~

短信/老虎嗅探实习生宋美龄

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