3D打印一颗有“血”（毛细血管网）和“肉”（心肌细胞）、规律跳动、体外存活长达6个月的心脏？没错，这是中科院等机构的最新研究成果。研究人员利用由六轴机器人改造而来的新型生物打印机和特殊的细胞打印方式，突破了传统3D打印的平面层限制，在复杂的血管支架上打印出具有正常细胞周期和功能的心肌组织。该组织上的细胞存活率与人工操作相同，为98%。这一成果使人工复杂器官的道路更近了一步。如何建设？在了解心脏是如何打印出来之前，我们需要知道最有希望帮助人类实现体外器官制作的生物3D打印技术有两大局限性：一是只能逐层打印，细胞和器官是不可能被打印出来的。血管网融合，导致细胞缺乏营养，无法长期存活；二是墨水中加入的固定细胞的物质也会影响细胞的功能和存活时间。为此，在这项研究中，科学家们摒弃了传统的3D打印机，使用六轴机器人改造出一种可以任意旋转360度的新工具，来全方位打印细胞。与传统的笛卡尔生物打印机和电磁细胞喷射打印机相比，这种机器人打印机也不会对细胞造成机械损伤。在此之上，科学家们还设计了一种油浴打印方法，可以让打印出来的细胞在矿物油的疏水力作用下，稳定地附着在生物支架的任何表面，不受重力影响。外围细胞紧密相连。为了顺应组织器官的发育规律，机器人在血管支架上打印出数层细胞后，先将两者培养形成细胞间连接和新的毛细血管，再打印出新的细胞。这种循环可以在心脏中形成类似于内脏器官的血管网络，从而支持组织的长期存活。在实践中，实验者使用两个六轴机器人在支架上打印血管内皮细胞和心肌细胞。墨水的侧视图和俯视图如下：最后，打印出的完整内皮层可以在血管生成因子的协助下长出新的血管和毛细血管网络；打印出来的心肌细胞还能快速形成缝隙连接，维持6个月的规律跳动。下图显示了打印后4天在支架表面形成的组织良好的hEC-hCM细胞层结构。以及打印细胞分化后第30天和第180天检测到的心肌细胞（α-Actinin）和内皮细胞（VE-cadherin）的结构。作者简介本研究成果由3个团队共同完成，分别是：中国科学院遗传与发育生物学研究所王修杰研究员团队、英国曼彻斯特大学王长岭教授团队、以及清华大学教授刘永进的团队。博士生张泽宇、石青青，王长岭团队戴成凯博士，刘永进团队吴晨鸣博士。该成果目前发表在BioactiveMaterials（《生物活性材料》）上。OneMoreThing3D打印的器官可用于术前规划和间接手术导航；一些简单的结构，如下颌骨、颅骨、脊柱和骨盆，已被用于临床。2019年，以色列特拉维夫大学利用患者自身的脂肪和其他组织打印出第一颗完整的人类心脏，包括细胞、血管、心室和心房。但它是一个微型版本，大约有兔子心脏那么大。心脏细胞可以收缩，但它们还不能泵血。很快，在2020年，明尼苏达大学打印出了能够泵血的3D心脏。论文地址：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2452199X22000743?via%3Dihub=
