打印一個骨盆，打印一個腎臟

呂洛衿

2012年，美國俄亥俄州，剛出生不久的小男孩凱巴患上了極其罕見的先天性支氣管軟化癥，氣管自行塌陷，無法自主呼吸，必須依賴氣管插管生活。密歇根大學醫學院的醫生和研究人員一再商討之后，搬出了救命的儀器：3D打印機。他們根據CT的3D成像，使用3D打印機用生物塑料材料打印了近百個氣管支架。在得到美國食品藥品管理局（FDA）的緊急批準之后，給小凱巴移植了這個3D打印機打印出來的氣管支架。術后，小凱巴開始了自主呼吸，7天后撤離呼吸機。數周后，小凱巴出院，再也沒有出現過窒息危險。這個氣管支架用可以降解的材料做成，3年后即會被身體自行吸收，到那時，他的氣管也會發育成熟，不再需要支架了。

這是世界第一例用3D技術打印的氣管用于臨床。

科幻小說

聽起來像是科幻小說。但是，想象一下，如果有一天，我們可以用打印機打印出肝臟、腎臟甚至心臟，是不是更像科幻小說呢？

也許用不了幾年，這就會成為現實。

在這個領域，歐美當仁不讓，領先全球。2011年，北卡羅來納州的Wake Forest再生醫學研究所的Anthony Atala博士，在TED演講中展示了他們使用3D打印機打印出來的人體腎臟。他們將培養出來的腎臟細胞作為打印材料，一層層將細胞打印在提前做好的虛擬模型上。第一層是細胞，第二層是水凝膠，用來黏合固定細胞。然后一層層重復，直到整個腎臟打印出來。等到細胞存活了，水凝膠被降解，留下來的就只有細胞。這樣，細胞就形成一個完整的器官結架。這個初期的腎臟再被移到培養器中，提供養分，促進生長。Atala博士的實驗室已經觀察到這個初期腎臟模型產生了尿樣物質，表示已經有了部分腎臟功能。

2013年，瑞典的科研人員成功地利用3D打印技術打印出人工皮瓣，并且成功地生長出血管。更驚人的是，他們第一次成功利用3D打印生成了淋巴管。這個皮瓣在大鼠身上成功植皮。這個突破性的進展解決了人工皮瓣缺乏淋巴管無法存活的問題。如果加上干細胞技術，不久的將來也許就可以很容易合成皮瓣移植了。對于燒傷病人來說，這無疑是巨大的福音。

這個打印的腎臟和皮膚可能距真正臨床應用于患者還很遙遠，但是有一些技術已經離臨床很近了。

2013年，康奈爾大學使用3D打印機打印出了世界上第一只人造耳朵。這樣做出來的耳朵形狀合適、外形美觀。他們相信，3年后就可以臨床運用。

神奇的應用

這樣的新聞盡管讓人興奮，但看似遙遠。其實3D打印已經廣泛用于臨床了。比如打印義齒，或者完美吻合的牙套。2012年，日本的Fasotec公司開始提供母體中胎兒的3D打印模型，可以讓父母提前看到真實的孩子形象。華盛頓地區醫院使用3D打印機打印出患者的心臟模型，提供給心臟外科醫生術前實踐練習。

還有更多神奇的應用出現在醫院里。

2011年，荷蘭一位83歲的女性因為感染失去了下頜骨，而傳統整形手術因為她年齡太大不能進行。醫生們與3D打印公司Layer Wise合作，用鈦粉作為打印材料，根據3D掃描的圖像，打印出一個完美的下頜骨，表面覆蓋生物陶瓷以避免身體排斥。移植到老人的下巴后，完美愈合。

更加神奇的事情發生在美國。2013年，美國康涅狄格州一名男子因為交通事故失去了75%的頭蓋骨。傳統骨科苦無良策。幸運的是，此時的3D打印技術已經較為成熟。當地一家3D打印公司Oxford Performance Materials伸出了援手。該公司擅長生物打印技術。他們利用傷者原來的顱骨影像，使用3D打印技術，使用更加先進的生物高分子聚合體材料打印出需要補缺的頭骨，形狀邊緣均完美吻合，甚至連顱骨孔都進行了完美設計。2013年2月通過FDA審批，于同年3月手術成功移植。患者獲得了一個新的頭顱，這在過去是無法想象的。

用細胞打印

3D打印技術不光使用工業材料打印模型用于臨床，真正使用細胞來打印的技術也已經出現了。

2013年，愛丁堡的Heriot-Watt大學的研究人員發明了干細胞打印機。材料是存活的胚胎干細胞。這種打印機可以噴出大小均一的干細胞懸液，保證細胞在打印出來后仍然能夠存活。再在干細胞構架上加入可以促使干細胞分化為各種需要的細胞的細胞因子，就可以隨心所欲地合成各種需要的人體器官了。

2013年12月，劍橋大學再生醫療研究所發表了一篇文章，稱歷史上第一次成功地使用大鼠視網膜的神經節細胞和神經膠質細胞打印出三維結構的人工視網膜。打印出來的人工視網膜細胞存活良好，并且開始分裂生長。

當然，最終的目標是打印出完整存活的器官以供移植所需。考慮到每年全球數以萬計的等待器官移植的患者，可供器官極端缺乏，加上配型又極端困難，使用患者本身的細胞利用3D打印技術打印出一個完美、不被身體排斥的器官來，將是醫學的夢想。

改變人類生活

3D打印不光能打印器官，有朝一日也可以提高或者加強人類的能力，就像電影《機械戰警》中表現的一樣。普林斯頓大學的研究人員正在朝這個方向努力。他們將電子元件結合到細胞打印中去。年初，他們成功地使用水凝膠和小牛的細胞打印出一個人類的耳朵，在這個耳朵中，加入了由銀納米顆粒做成的電子天線。這個傳感器可以接收人類耳朵聽不見的頻率。也許有一天，我們就可以裝上這個耳朵，擁有傳說中的順風耳。

還有一些更加接近于臨床實用的3D打印技術。

這些我們實際經歷的醫學生物學的進步，有朝一日將會徹底改變人類的生活。到那時，也許換個器官就如同換個汽車零件一樣容易。