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結(jié)構(gòu)相似而功能不足 3D打印器官研究遇瓶頸
近日，澳大利亞伍倫貢大學(xué)研發(fā)出一種利用生物墨水3D打印人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的方法。根據(jù)研究人員的介紹，該項(xiàng)技術(shù)能夠3D打印任何類型的人體組織，這其中自然也包括腦組織。因此，3D打印大腦再度成為業(yè)界熱議的話題。
大腦可謂為神秘的人體器官。直至今天，人類對(duì)大腦的認(rèn)知仍十分有限，這個(gè)只占人體重量2%的黑箱還包藏著太多的未知?；蛟S與大腦的復(fù)雜神秘性有關(guān)，目前，在3D打印器官的研究領(lǐng)域中，進(jìn)展緩慢的大概也是大腦了。
針對(duì)人體的生物3D打印大致可分為三個(gè)階段：首先是3D打印器官模型階段，此時(shí)的所謂“器官”不具有任何生物屬性，只是結(jié)構(gòu)上的模仿，多用于術(shù)前的參考，加強(qiáng)醫(yī)患溝通；其次是3D打印活性組織階段，這時(shí)的3D打印成果具有了生物活性，甚至可以植入人體；后一個(gè)階段是3D打印活性器官，其成品可植入人體并代替原生器官實(shí)現(xiàn)功能。
3D打印大腦的研究目前主要還是在階段徘徊：2015年，一個(gè)發(fā)燒友的自制3D打印大腦教程風(fēng)靡開(kāi)源硬件熱站Instructables，那時(shí)所謂的3D打印大腦多半是創(chuàng)客們?yōu)樽约捍竽X制造的外觀模型；2016年，哈佛大學(xué)用凝膠制作了一個(gè)3D打印大腦，這是一個(gè)典型的醫(yī)療模型，主要用于研究大腦皮層褶皺形成之謎；同年，為了探索阿爾茨海默病和帕金森癥的病理，伍倫貢大學(xué)開(kāi)始嘗試建立3D打印的活性腦組織結(jié)構(gòu)；對(duì)于伍倫貢大學(xué)今年的新方法是否能成功打印出腦組織，我們只能說(shuō)是拭目以待。總而言之，業(yè)界的3D打印大腦研究對(duì)結(jié)構(gòu)的模仿已頗有心得，但卻還無(wú)法上升到功能復(fù)制的層面。
至于人體其他器官和組織的3D打印，則大多進(jìn)入了第二階段。具有生物活性的3D打印肝臟、腎臟、卵巢、骨骼、肌肉、皮膚等都已問(wèn)世，它們或在小鼠等生物體內(nèi)移植成功并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，或被科研機(jī)構(gòu)或企業(yè)認(rèn)可進(jìn)而成為商業(yè)化的被試材料。然而，這其中有一個(gè)不容忽視的問(wèn)題：目前除了3D打印骨骼已有不少成功的人體移植案例外，其他3D打印器官和組織鮮少被臨床醫(yī)學(xué)界接受。究其原因，其實(shí)與3D打印大腦的困境一樣，即結(jié)構(gòu)相似而功能不足。
即便3D打印對(duì)原生器官的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了極度逼真的模仿，也難以將其功能一成不變地克隆出來(lái)，生命的復(fù)雜性正在于此。再者，盡管目前有一些3D打印器官或組織具備了一定的生物功能，人們也無(wú)法保證其維持運(yùn)轉(zhuǎn)的耐久度和功能的全面性。更何況，對(duì)于3D打印細(xì)胞癌變的研究也尚不成熟，我們無(wú)法判斷這些3D打印產(chǎn)物會(huì)否給人體帶來(lái)更高的癌癥威脅。目前，我國(guó)僅有四款3D打印植入物通過(guò)了國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局的認(rèn)證，足見(jiàn)業(yè)界目前對(duì)3D打印活性器官和組織植入人體的接受度還很低。
大多數(shù)生物3D打印公司并不滿足于生產(chǎn)模型和被試材料，普遍以制造可植入人體的3D打印器官為奮斗目標(biāo)，功能性3D打印生物組織遂成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。我們相信，假以時(shí)日，這一瓶頸終會(huì)被突破，3D打印將掀起再生醫(yī)學(xué)的革新浪潮，讓更多病患重獲新生。
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