3D生物打印技術在人造器官上的障礙與突破

在2011年的一次TED演講中，一個用3D打印技術製作的腎臟模型引起了現場觀衆熱烈的掌聲。但用3D打印的腎臟來替換人體器官的夢想現在依然需要好多年才能實現，即使是3D打印技術催生的3D生物打印技術，製造可以用來移植的人造器官的想法目前也還無法實現。

現今在美國超過12萬等待人體器官移植的人當中，腎臟移植的需求量最高。研究人員希望新一代的3D打印技術能夠使用活的人體細胞逐層“打印”諸如肝臟、心臟與腎臟之類的移植用器官。

據美國北卡羅來納州溫斯頓塞勒姆市“威克森林再生醫學研究所”主任-託尼·阿達拉介紹，打印這些器官的複雜程度難以想象，肝臟、心臟與腎臟在每一釐米的厚度內含有的細胞數量遠超其他任何器官，另外這些臟器的細胞也都具有非常複雜的功能。

在阿達拉的幫助下，人們開拓出了使用活細胞構築與器官形狀相符的人造支架的技術。基於這種技術，阿達拉及其研究小組在1999年爲7名年輕的志願者植入了用人體組織編程製造的膀胱。現在，他將目光聚焦在製造更復雜器官的挑戰上，阿達拉希望利用3D打印技術製造像腎臟這樣複雜的器官，這也正是他在在2011年的TED演講上演示3D打印的腎臟模型的動機。

不過對於3D生物打印這種超前想法媒體所做的宣傳常常是不準確的，在阿達拉2011年進行演講之後有許多頭條報道的是他“打印出了一個活的腎臟”。而今年，許多媒體也對中國杭州電子科技大學的研究小組用3D打印技術製造了活細胞搭建的微縮尺寸腎臟模型的消息進行了誇大的報道。

美國肯塔基州路易斯維爾市心血管創新研究所科學行政總監-斯圖亞特·威廉姆斯表示，杭州科技大學的小組確實依照腎臟形狀打印出了活體細胞模型，但並不是逐個細胞打印的。

據威廉姆斯解釋，目前即使是最優秀的3D打印機也無法在足夠小的尺度上打印人體組織，這便無法實現真實人體器官的各種生命功能。類似的問題也使得3D打印機目前還無法構造全尺寸器官運轉必不可少的微小血管組織。

腎臟的打印是3D打印技術的一個特殊門檻，由於腎臟精細複雜的結構，它可以過濾人體血液中無用的化學物質並形成尿液。生物打印技術的研究者們希望能夠使用人體內提取的幹細胞自的我構造能力，來補充3D打印器官的細節精細程度，從而“編織”出完整尺寸的人體器官。

據美國聖地亞哥Organovo公司的CEO基思·墨菲介紹，單獨使用3D打印技術來製造全尺寸的腎臟十分的困難，必須藉助對生物活性的培養讓製造出來的器官自我發展出完整的結構。

研究人員表示，3D打印的腎臟或是其他可以移植的人體器官在接下去的10到15年內都沒辦法實現，但研究人員計劃用簡化版、微縮型3D打印的豚鼠器官來進行藥物測試，希望幫助科學家在不違反人倫道德的情況下更有效的瞭解這些藥物在人體身上的適應性。（實習編譯：陳鷺榕 審校：邱天華）