4月15日，在以色列特拉維夫大學，3D打印機正在打印3D心臟。
以色列特拉維夫大學研究人員15日宣佈，他們利用患者細胞和生物材料，首次成功設計和打印出充滿細胞、血管並有心室和心房的完整心臟。而此前打印出的心臟結構，只是無血管的簡單組織。
特拉維夫大學的一個研究小組揭示了3D打印的心臟，它完全符合人類患者的免疫、細胞、生化和解剖學特性。研究的首席作者、特拉維夫大學分子細胞生物學和生物技術學院的Tal Dvir教授稱：“這是世界上首次有人成功通過工程學設計，打造出具有細胞、血管、心室的完整心臟。他領導了這項研究的研究，並得到了Nadav Noor，Assaf Shapira博士，Reuven Edri，Idan Gal和Lior Wertheim的協助。
在以色列，心臟病是排在癌症之後的第二大殺手。通常，心臟移植手術是針對心力衰竭晚期患者僅有的療法。美國需心臟移植的患者等候期可達6個月或更長。在以色列和美國，不少患者在期待之中死去。
研究項目帶頭人塔爾·德維爾解釋說，他們3D打印的人工心臟是以人體細胞和具患者特異性的生物材料作為生物打印原料製成的。研究中，首先從患者身上取得活檢脂肪組織，然後將其中的細胞分離出來。這些細胞被重新編程為多能幹細胞後，有效地分化成了心臟細胞或內皮細胞。接下來，將膠原蛋白和糖蛋白等細胞外基質（ECM）加工成個性化的水凝膠，然後將分化的細胞與其混合，用於打印具有患者特異性、無排異性的帶血管的心臟組成部分，最終獲得完整的心臟。
3D打印活體心臟過程：
- 從患者的脂肪組織中分離出細胞和α-細胞材料；
- 脂肪細胞被轉化為胚胎幹細胞；
- 胚胎幹細胞分化為心臟或內皮細胞等細胞類型；
- 使用膠原蛋白和糖蛋白等材料，製作水凝膠，3D打印出可降解的生物支架或骨架上，這個支架像心臟的形狀；
- 把分化好的細胞，培養進入支架相應的部位，變成一個生物心臟；
- 3D打印過程大約需要3-4個小時。
德維爾認為，使用“原生”患者特異性材料對於成功設計個性化組織和器官至關重要。新的研究結果證明，這種方法在未來極具潛力。
在研究中，科學家們從患者身上採集了脂肪組織，並且將其中的細胞和非細胞物質分離開來。分離出的細胞隨後與特製的打印材料混合到一起打印出適合患者的心臟組織。Dvir博士稱：“這種心臟是由人類細胞和為患者特製的生物學材料打造而成的。在打印過程中，這些生物學材料充當的是一種生物墨水，這些由糖和蛋白質構成的材料能夠用於3D打印複雜的組織模型。”
雖然在現階段，這顆3D打印心臟的大小僅適合兔子，但研究人員相信，採用相同的技術，他們能夠獲得尺寸更大的人類心臟。
這顆心由人體細胞和患者特異性生物材料製成。在我們的工藝中，這些材料可用作生物油墨，由糖和蛋白質製成的物質，可用於複雜組織模型的3D打印，“Dvir說。 “過去人們已經設法對心臟結構進行三維打印，但不能用細胞或血管。我們的研究結果證明了我們未來在設計個性化組織和器官替代方法方面的潛力。“
他補充道：“過去曾經有人成功3D打印過心臟結構，但是並未打印出細胞或者血管。現階段，我們3D打印的心臟大約只有兔子心臟那般大小。但是我們的研究證實了這種方法在未來工程設計個性化組織和器官替換方面的潛力。工程設計材料的生物相容性對於消除移植排斥的風險是非常關鍵的，排斥反應會危及心臟移植手術的治療。理想情況下，這種生物材料應具有與患者自身組織在生物化學等方面具有相同的特徵。”
研究人員下一步打算先進行動物心臟移植實驗，並最終完成人體心臟移植。德維爾說，希望在未來10年內，全球最好的醫院都擁有人體器官3D打印機，能夠常規地為患者打印器官進行移植手術。
其實，在此之前，不少科學家在3D打印心臟方面做過研究，2017年7月14日，南極熊獲悉，蘇黎世瑞士聯邦理工學院的功能材料實驗室研究人員，已經使用3D打印來創建一個幾乎像真實心臟一樣跳動的硅膠心臟。這個人造心臟持續了約3,000次搏動，大概30至45分鐘。
2018年6月28日，生物3D打印和組織工程公司BIOLIFE4D，司宣佈已成功展示其3D打印的人體心臟組織，而且該公司表示已經具備3D打印人類心臟貼片的能力，該公司下一步將會朝著3D打印人類心臟繼續進發。
BIOLIFE4D的3D生物打印首先要採集患者的血液樣本。因為人體內的每個細胞都有相同數量的基因和相同的DNA，每個細胞都有可能轉化為基本上任何其他細胞。
第二步，將樣品中的血細胞轉化為非特化成體誘導的多能幹細胞（iPS）。
通過分化，iPS細胞轉化為人體中幾乎任何類型的特化細胞，本案例中是心肌細胞（心臟細胞）。 然後將這些細胞與液體環境（水凝膠）中的營養素和其他必需因素結合起來，以保持細胞在整個過程中存活。
然後將這種生物墨水裝入生物3D打印機進行打印，這是一種高度專業化的3D打印機，可以保護打印過程中的細胞活性。
BIOLIFE4D的生物3D打印過程提供了將患者自身血細胞重新編程為iPS細胞的能力，然後將這些iPS細胞分化成不同類型的心臟細胞，這些心臟細胞不僅可以用於心臟貼片，而且最終有可能成為用於移植的人類心臟。
這種能力至關重要，因為BIOLIFE4D試圖治療心臟病和其他心臟損傷，特別是通過消除對供體器官的需求來改善移植過程。
BIOLIFE4D首席執行官史蒂文莫里斯表示：“從一開始我們的使命就是利用我們的技術拯救生命。 今天，我們相信我們離最終實現這一目標更近了一步。“
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