美國(guó)Organovo公司活體器官生物打印機(jī)

據(jù)《連線》雜志報(bào)道，器官移植拯救了很多人的生命，但這項(xiàng)技術(shù)也存在器官來(lái)源不足、排異反應(yīng)難以避免等弊端。如今，隨著美國(guó)生物技術(shù)公司Organovo開(kāi)發(fā)出一款生物打印機(jī)，可利用患者自身細(xì)胞“打印”靜脈，這些問(wèn)題也將迎刃而解。或許，醫(yī)生有朝一日可以“按需打印”活體器官，包括血管和完整的器官。　　Organovo公司高級(jí)科學(xué)家本-謝潑德（Ben Shepherd）說(shuō)：“眼下，我們確實(shí)正在‘打印’血管。本周我們打印了不少，同時(shí)還在了解如何令它們的功能發(fā)揮至極致，可以打印功能更可靠的血管。”人體多數(shù)器官都布滿密密麻麻的靜脈，所以，打印維管組織的能力對(duì)獲取完整器官而言是關(guān)鍵的一步。　　打印出來(lái)的靜脈即將開(kāi)始在動(dòng)物身上進(jìn)行試驗(yàn)，并最終實(shí)施人體臨床試驗(yàn)。如果一切進(jìn)展順利，幾年以后，你或許就能用自己細(xì)胞長(zhǎng)成的“打印”組織替代變壞的靜脈，例如因頻繁注射化學(xué)藥物而惡化的靜脈。打印完整的器官不僅僅面臨著技術(shù)上的障礙，第一臺(tái)器官生物打印機(jī)從開(kāi)發(fā)、測(cè)試、生產(chǎn)到推向市場(chǎng)，成本高達(dá)數(shù)億美元，更不用提任何一家公司在獲得美國(guó)食品藥物管理局（FDA）批準(zhǔn)時(shí)所遭遇的重重困難。
　　美國(guó)南卡羅來(lái)納醫(yī)科大學(xué)先進(jìn)組織生物制造中心主任弗拉基米爾-米羅諾夫（Vladimir Mironov）博士說(shuō)：“如果Organovo公司可以籌集到足夠的資金，這家公司就擁有了作為第一家生物打印公司取得成功的潛力，但這一切都需要時(shí)間去證明。”以下是Organovo公司展示的全程生物打印靜脈的過(guò)程。
　　1.生物反應(yīng)器

　　
生物反應(yīng)器

　　
生物反應(yīng)器利用一種特殊的化學(xué)混合物，幫助細(xì)胞變成強(qiáng)有力的血管組織

　　謝潑德將一個(gè)生物反應(yīng)器放入孵化器中，與生長(zhǎng)培養(yǎng)基反應(yīng)，幾天后取出。生物反應(yīng)器利用一種特殊的化學(xué)混合物，幫助細(xì)胞變成強(qiáng)有力的血管組織，這種混合物類似于細(xì)胞在人體生長(zhǎng)時(shí)的情況。
　　2.干細(xì)胞

　　
干細(xì)胞

　　
經(jīng)過(guò)培養(yǎng)，干細(xì)胞的數(shù)量會(huì)急速增加

　　
一旦制作了足夠多的細(xì)胞，就可以用離心機(jī)將它們從生長(zhǎng)培養(yǎng)基中分離出來(lái)，壓縮成顆粒狀

　　謝潑德將干細(xì)胞從液氮池中取出。經(jīng)過(guò)培養(yǎng)，干細(xì)胞的數(shù)量會(huì)急速增加，然后再注入生物打印機(jī)。最終，這些細(xì)胞可以從患者身體各個(gè)部位--脂肪、骨髓和皮膚細(xì)胞--取出，制成起作用的靜脈。在干細(xì)胞解凍以后，它們將在生長(zhǎng)培養(yǎng)基中培養(yǎng)。這個(gè)步驟可以讓干細(xì)胞不斷繁殖和生長(zhǎng)，這樣，就可以用以形成靜脈。生長(zhǎng)培養(yǎng)基還利用特制化學(xué)物令干細(xì)胞長(zhǎng)成所需要的類型，這種情況下則是血管細(xì)胞。一旦制作了足夠多的細(xì)胞，就可以用離心機(jī)將它們從生長(zhǎng)培養(yǎng)基中分離出來(lái)，壓縮成顆粒狀。3.水凝膠支架

　　
水凝膠支架

　　
生物打印過(guò)程的第一步是鋪設(shè)稱為水凝膠的材料，這種材料可當(dāng)作支撐靜脈組織的臨時(shí)支架。

　　
泵壓頭安裝在一個(gè)高精度機(jī)器人裝配儀器上，令精度達(dá)到最大化

　　生物打印過(guò)程的第一步是鋪設(shè)稱為水凝膠的材料，這種材料可當(dāng)作支撐靜脈組織的臨時(shí)支架。定制生物打印機(jī)通過(guò)兩個(gè)泵壓頭，噴射出支架結(jié)構(gòu)或細(xì)胞制成培養(yǎng)皿。泵壓頭安裝在一個(gè)高精度機(jī)器人裝配儀器上，令精度達(dá)到最大化。在上圖中，右邊的泵壓頭浸入放水凝膠的容器中。
　　一個(gè)稱為生物反應(yīng)器的小容器被用于模擬靜脈，它在打印靜脈之前就準(zhǔn)備好了。生物反應(yīng)器是生物科技體系中一個(gè)相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)的部分，利用一塊鋁制造而成，這塊鋁圍繞在有許多端口的塑料容器周圍。這些端口被用于抽出給生長(zhǎng)的靜脈提供養(yǎng)料的化學(xué)物。在打印靜脈以前，技術(shù)人員用手將幾管培養(yǎng)好的細(xì)胞注入打印頭（與生物質(zhì)打印墨盒相似）。
　　4.血管的水凝膠模具

　　
血管的水凝膠模具

　　
技術(shù)人員將一排排水凝膠平行放入培養(yǎng)皿盆的水槽里

　　技術(shù)人員將一排排水凝膠平行放入培養(yǎng)皿盆的水槽里，在水槽中打印顆粒狀細(xì)胞圓柱體。至少一個(gè)水凝膠圓柱體被打印在細(xì)胞的中間位置，用于制作靜脈內(nèi)的小孔，而血液最終將通過(guò)這個(gè)小孔流進(jìn)流出。5.長(zhǎng)進(jìn)靜脈中

　　
長(zhǎng)進(jìn)靜脈中

　　在接下來(lái)幾周，打印出來(lái)的靜脈放入另一個(gè)生長(zhǎng)培養(yǎng)基。不久，細(xì)胞從水凝膠模子中倒出來(lái)，留下一個(gè)中空的血管細(xì)胞軟管。
　　6.經(jīng)過(guò)特殊處理

　　
經(jīng)過(guò)特殊處理

　　
生物反應(yīng)器將由蛋白、緩沖劑和其他多種化學(xué)物構(gòu)成的特制混合物噴在打印好的靜脈中

　　接著，再將打印出來(lái)的管狀細(xì)胞放入生物反應(yīng)器。生物反應(yīng)器將由蛋白、緩沖劑和其他多種化學(xué)物構(gòu)成的特制混合物噴在打印好的靜脈中。這一步驟使得細(xì)胞可以變成功能可靠的靜脈，令其效用發(fā)揮到極致。
　　7.打印靜脈成品

　　
打印靜脈成品

　　在生物反應(yīng)器內(nèi)停留一段時(shí)間以后，顆粒狀細(xì)胞長(zhǎng)在一起形成靜脈，然后就能植入患者體內(nèi)。因?yàn)殪o脈是從患者自己的細(xì)胞長(zhǎng)出來(lái)的，他們的身體更有可能接受移植過(guò)來(lái)的靜脈，從而不會(huì)產(chǎn)生排異反應(yīng)。