Science:打印一颗心！人造器官再现不可思议，科学家打印出会跳动的心

就在同一天，学术经纬设计团队和读者朋友们简介了3D手写人体器官的一项紧接著突破：学术研究者们造出有了包含微血管和心包、但会“呼吸”的迷你人工肠胃。该学术研究登上了顶尖学术期刊《物理》的海报。而在同类型一期《物理》上，海洋生物建筑学家们再次突破海洋生物技术的电子技术障碍，带来一项“激动人心”的新成果。海洋生物手写电子技术各种类型肠胃组织和复制人类肺部结构设计，让有用的“人造人体器官”打算变成表象。美国卡耐基赫伯特大学（Carnegie Mellon University）的学术研究者们开发出有一种创意的3D海洋生物手写电子技术，以水溶性为材料，制造出有具有更加很高精度、几何图形可以更加有用的人体器官组织底座。“这种史无前例的工具，使组织建筑学领域向3D手写全尺寸肺部又奋斗了一步。”学术研究机构的新闻报道简介。水溶性是一种十分理想的海洋生物技术。因为这类蛋白质本身就是消化系统主要的结构设计蛋白，是凸胞核外基质的主要掺入。它们有足够的机械设计高强度，为凸胞核和组织掺入获取结构设计空间。Andrew Hudson教授是这项学术研究的共同一作，用他的话问道，“消化系统几乎每个组织都由水溶性构成”。尽管如此，要用天然的水溶性做3D手写的海洋生物墨的水，还有新问题无需要解决。“它是液态的，假如你想在二氧化碳中所把它手写出有来，那么你只但会在制作应用软件上得不到一滩的水。”Hudson教授理解。如何让水溶性保持良好完备的组织形状，还要达到很高精度和很高保真度？为此，Adam Feinberg教授特为的学术研究设计团队开发了一种新电子技术，他们将其命名为“食材”（FRESH），全称是“悬浮的水凝胶的自由可逆式内嵌”（Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels）电子技术。这种3D手写电子技术以明胶作为中所空床，特定浓度的水溶性从轻松的手写喷嘴中所挤出有后，可以在中所空胶中所三段式沉积岩和凝固。等到手写完成，学术研究人员把浓度从室温缩减到新陈代谢，就可以让中所空用的明胶融化，同时让手写出有来的水溶性结构设计、内嵌水溶性中所的凸胞核保持良好完好。利用FRESH电子技术，他们用凸胞核和水溶性急于手写出有不同尺寸的肺部零件：小到毛凸微血管，大到与新生儿肺部相当的人类肺部模型，包括微血管系统、腔室密切关系的脊柱等结构设计。而且，精度最很高达到20微米，不断超过原有电子技术100~500微米的精度。学术研究人员用水溶性手写出有来的人工肺部脊柱，脊柱可以弹出和关闭。学术研究人员还设计了一个采用两种海洋生物墨的水手写的左膀胱模型，由水溶性手写出有内壁和下部，中所间是人类受精卵干凸胞核来源的心肌凸胞核。正如他们的预期，在手写并培养4周后，这一3D人造组织不仅保持良好了完备的结构设计，并且转化成了人类肺部起码的参与者搏动功用！用水溶性和凸胞核两种海洋生物墨的水手写出有人工膀胱，参与者搏动的人工膀胱。Feinberg教授总结问道：“我们的学术研究表明，我们能用凸胞核和水溶性手写出有肺部的零件，把它们只用确实具有功用的部件，比如肺部脊柱或不止的膀胱。”借助计算机断层扫描数据，学术研究人员用水溶性手写出有的人工肺部精确地复制了具有患者个体特色的解剖结构设计。有了这样一种电子技术，不仅可以用水溶性手写大尺寸的人体器官，学术研究人员认为，像纤维蛋白、透明质酸、藻酸盐等各种多半海洋生物技术，都可以作为海洋生物墨的水可用3D手写。“FRESH电子技术为组织工程获取了一个可操作性稳固的应用软件。”学术研究人员简介。为了让更加多人可以采用这种3D手写电子技术，学术研究人员还将硬件应用软件的设计“Apache”，免费回馈。他们决心，不光是实验室的领域专家，甚至中所学科技小组的学生们，也可以构建并获得低成本、很高性能的3D海洋生物手写机。当然，学术研究者也讲到，要手写完全符合尺寸的人造人体器官还有诸多挑战，比如大型组织无需要数十亿的凸胞核。但是不可否认，我们打算见证救世主的借助过程。这项FRESH电子技术与副标题讲到的迷你人工肠胃手写电子技术，“打算让按无需手写人体器官更加比起表象”。零碎出有处：A. Lee1，*， A. R. Hudson1，*， D. J. Shiwarski1， et al.， (2019) 3D bioprinting of collagen to rebuild components of the human heart. Science. DOI： 10.1126/science.a9051