4月15日，在以色列特拉维夫大学，3D打印机正在打印3D心脏。
以色列特拉维夫大学研究人员15日宣布，他们利用患者细胞和生物材料，首次成功设计和打印出充满细胞、血管并有心室和心房的完整心脏。而此前打印出的心脏结构，只是无血管的简单组织。
特拉维夫大学的一个研究小组揭示了3D打印的心脏，它完全符合人类患者的免疫、细胞、生化和解剖学特性。研究的首席作者、特拉维夫大学分子细胞生物学和生物技术学院的Tal Dvir教授称：“这是世界上首次有人成功通过工程学设计，打造出具有细胞、血管、心室的完整心脏。他领导了这项研究的研究，并得到了Nadav Noor，Assaf Shapira博士，Reuven Edri，Idan Gal和Lior Wertheim的协助。
在以色列，心脏病是排在癌症之后的第二大杀手。通常，心脏移植手术是针对心力衰竭晚期患者仅有的疗法。美国需心脏移植的患者等候期可达6个月或更长。在以色列和美国，不少患者在期待之中死去。
研究项目带头人塔尔·德维尔解释说，他们3D打印的人工心脏是以人体细胞和具患者特异性的生物材料作为生物打印原料制成的。研究中，首先从患者身上取得活检脂肪组织，然后将其中的细胞分离出来。这些细胞被重新编程为多能干细胞后，有效地分化成了心脏细胞或内皮细胞。接下来，将胶原蛋白和糖蛋白等细胞外基质（ECM）加工成个性化的水凝胶，然后将分化的细胞与其混合，用于打印具有患者特异性、无排异性的带血管的心脏组成部分，最终获得完整的心脏。
3D打印活体心脏过程：
- 从患者的脂肪组织中分离出细胞和α-细胞材料；
- 脂肪细胞被转化为胚胎干细胞；
- 胚胎干细胞分化为心脏或内皮细胞等细胞类型；
- 使用胶原蛋白和糖蛋白等材料，制作水凝胶，3D打印出可降解的生物支架或骨架上，这个支架像心脏的形状；
- 把分化好的细胞，培养进入支架相应的部位，变成一个生物心脏；
- 3D打印过程大约需要3-4个小时。
德维尔认为，使用“原生”患者特异性材料对于成功设计个性化组织和器官至关重要。新的研究结果证明，这种方法在未来极具潜力。
在研究中，科学家们从患者身上采集了脂肪组织，并且将其中的细胞和非细胞物质分离开来。分离出的细胞随后与特制的打印材料混合到一起打印出适合患者的心脏组织。Dvir博士称：“这种心脏是由人类细胞和为患者特制的生物学材料打造而成的。在打印过程中，这些生物学材料充当的是一种生物墨水，这些由糖和蛋白质构成的材料能够用于3D打印复杂的组织模型。”
虽然在现阶段，这颗3D打印心脏的大小仅适合兔子，但研究人员相信，采用相同的技术，他们能够获得尺寸更大的人类心脏。
这颗心由人体细胞和患者特异性生物材料制成。在我们的工艺中，这些材料可用作生物油墨，由糖和蛋白质制成的物质，可用于复杂组织模型的3D打印，“Dvir说。 “过去人们已经设法对心脏结构进行三维打印，但不能用细胞或血管。我们的研究结果证明了我们未来在设计个性化组织和器官替代方法方面的潜力。“
他补充道：“过去曾经有人成功3D打印过心脏结构，但是并未打印出细胞或者血管。现阶段，我们3D打印的心脏大约只有兔子心脏那般大小。但是我们的研究证实了这种方法在未来工程设计个性化组织和器官替换方面的潜力。工程设计材料的生物相容性对于消除移植排斥的风险是非常关键的，排斥反应会危及心脏移植手术的治疗。理想情况下，这种生物材料应具有与患者自身组织在生物化学等方面具有相同的特征。”
研究人员下一步打算先进行动物心脏移植实验，并最终完成人体心脏移植。德维尔说，希望在未来10年内，全球最好的医院都拥有人体器官3D打印机，能够常规地为患者打印器官进行移植手术。
其实，在此之前，不少科学家在3D打印心脏方面做过研究，2017年7月14日，南极熊获悉，苏黎世瑞士联邦理工学院的功能材料实验室研究人员，已经使用3D打印来创建一个几乎像真实心脏一样跳动的硅胶心脏。这个人造心脏持续了约3,000次搏动，大概30至45分钟。
2018年6月28日，生物3D打印和组织工程公司BIOLIFE4D，司宣布已成功展示其3D打印的人体心脏组织，而且该公司表示已经具备3D打印人类心脏贴片的能力，该公司下一步将会朝着3D打印人类心脏继续进发。
BIOLIFE4D的3D生物打印首先要采集患者的血液样本。因为人体内的每个细胞都有相同数量的基因和相同的DNA，每个细胞都有可能转化为基本上任何其他细胞。
第二步，将样品中的血细胞转化为非特化成体诱导的多能干细胞（iPS）。
通过分化，iPS细胞转化为人体中几乎任何类型的特化细胞，本案例中是心肌细胞（心脏细胞）。 然后将这些细胞与液体环境（水凝胶）中的营养素和其他必需因素结合起来，以保持细胞在整个过程中存活。
然后将这种生物墨水装入生物3D打印机进行打印，这是一种高度专业化的3D打印机，可以保护打印过程中的细胞活性。
BIOLIFE4D的生物3D打印过程提供了将患者自身血细胞重新编程为iPS细胞的能力，然后将这些iPS细胞分化成不同类型的心脏细胞，这些心脏细胞不仅可以用于心脏贴片，而且最终有可能成为用于移植的人类心脏。
这种能力至关重要，因为BIOLIFE4D试图治疗心脏病和其他心脏损伤，特别是通过消除对供体器官的需求来改善移植过程。
BIOLIFE4D首席执行官史蒂文莫里斯表示：“从一开始我们的使命就是利用我们的技术拯救生命。 今天，我们相信我们离最终实现这一目标更近了一步。“
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