3D列印技術又稱為「加法製造」或是「積層製造」技術，目的是將3D圖檔以高精度的堆疊方式呈現出原始模型的細節與特徵。其應用範圍不斷推陳出新且越來越普及，舉凡食物、義肢、樂器、服裝、文物以及人體器官等。近日，3D列印技術迎來重大突破，來自以色列特拉維夫大學(Tel Aviv University)研究團隊，使用患者自己的細胞和生物材料「列印」了世界第一個 3D 血管化心臟，並在《Advanced Science》發表研究成果。這也是首次有人成功設計和「列印」充滿細胞、血管、心房、心室的完整心臟。
世界首個3D血管化心臟 盼利用人工方式達移植目的
根據世界衛生組織(WHO)的數據顯示，心血管疾病及其併發症是造成全球死亡人數最多的病因，而心臟移植是目前末期心臟衰竭患者僅能使用的治療方式，但捐贈器官普遍來說短缺現象嚴重。本次的心臟3D列印實驗的成果十分振奮人心，這意味著心臟移植有機會能夠利用人工的方式來完成並達到目的。過去雖然也能透過3D列印技術印出心臟器官，帶缺少了內部更細緻的血管組織，感謝研究團隊努力不懈的研發實驗，這次的3D列印心臟是人體細胞和患者特異性生物材料製成的完整心臟。
材料都來自患者本身 可避免排斥問題
研究人員首先從一些志願患者的體內取出一份脂肪組織的樣本，接著將其分離成「細胞」與「非細胞」材料，這些細胞隨後被用來誘導產生多能幹細胞，而膠原蛋白和糖蛋白等非細胞成分則用來合成「個體化凝膠」，來充當3D列印的「墨水」。
他們發現，自身材料組成的凝膠給幹細胞提供了良好的發育環境。在這些凝膠裡，幹細胞能高效分化成心臟細胞和內皮細胞。由於所有的材料都來自患者本身，這些細胞產生的組織能有效地避免異體器官移植中的排斥問題。
成功分化細胞之後，研究人員們進一步開始用這一方法「3D列印」心臟組織和器官。利用CT掃描技術，他們勾勒出了心臟的大體結構，這包括了心臟的形狀、心房心室的尺寸，以及主要血管的走向。對於CT掃描無法獲取的小血管網路結構，研究人員們又使用了數學模型，計算不同區域的氧消耗，合理分配血管的走向。在計算機的輔助下，獲得了更為完整的血管網路結構，用於實際的列印。
利用動物模型3D心臟 證實此技術應用於人類的可行性
儘管目前成功列印出的「人造心臟」只有兔子心臟的大小，差不多為一顆櫻桃的大小，但它的腔室與血管都與人類所擁有的心臟相同，結構非常完整。目前這顆心臟中的細胞已能出現收縮的動作，但還無法如同真正的心臟般打出磅礡的血液，這也是研究團隊積極投入的下一個階段性目標研究。同時計畫動物模型移植 3D 列印的心臟，藉此證明人造心臟確實可行且能普及，並希望測試在 1~2 年完成。若此技術真能應於人類器官移植，對於那些只能無止盡地等待還未必能等到捐獻者器官地患者，無疑是一大福音，盼望成功之日到來的那刻。
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