本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
似乎每周都有 3D 打印的新突破，它承诺我们（最终）能够在那些玻璃墙奇妙盒子中制造一些新事物。这些事物包括从上方的 国际空间站的备件 到 我们餐盘上的牛肉，再到 我们体内的器官。尽管最后这个制造身体部位的想法可能看起来最异想天开，但一个科学家团队正在报告一项使用人类胚胎干细胞进行 3D 打印的突破，据称这可能导致类似生命的生物工程组织，并最终为特定患者量身定制人工器官。
过去，研究人员已经能够通过结合人工支架状结构和动物细胞来工程化组织样本。使用 3D 打印机将人类胚胎干细胞沉积在培养物中具有一些优势。特别是，与手动方法相比，细胞可以更便宜、更快、更容易地以均匀尺寸的液滴定位。这种均匀性对于试图生成特定细胞类型的研究人员来说非常重要。
虽然人类胚胎干细胞过去被证明太脆弱而无法打印，但苏格兰 赫瑞-瓦特大学 和干细胞技术公司 Roslin Cellab 的科学家表示，他们开发了一种新技术，使他们能够沉积包含活细胞的、尺寸一致的液滴，这些活细胞在过程中存活下来，并保持了发育成不同类型成熟细胞的能力。该研究将于周二发表在期刊 Biofabrication 上。
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在 3D 打印过程中，通常一个类似于喷墨打印机的喷嘴沉积薄薄的树脂层或聚合物层，这些树脂层或聚合物层会硬化——自然硬化或在被激光烧结后硬化——成特定的结构。所谓的“生物打印机”自然使用细胞而不是塑料来 创建有机结构。然而，这种技术会损坏打印的细胞，因此赫瑞-瓦特大学和 Roslin Cellab 的科学家开发了一种由气动压力驱动并由微阀的打开和关闭控制的打印系统。研究人员可以通过改变喷嘴直径、入口气压或阀门的打开时间来精确控制分配的细胞量。
科学家们承认，其他研究人员过去曾打印过小鼠胚胎干细胞，甚至某些类型的人类干细胞。人类胚胎干细胞虽然对物理操作更敏感，但比其他形式的人类干细胞可以产生更广泛的特定细胞类型。此外，任何形成的组织都将比小鼠细胞形成的组织产生更好的人类生物学模型。
胚胎干细胞的使用一直是 争议的来源，尤其是在美国。上个月，美国最高法院拒绝审理一起质疑美国国立卫生研究院 (NIH) 为这项工作提供资金的合法性的案件，从而结束了旨在阻止政府支持人类胚胎干细胞研究的努力。这意味着 NIH 资助的研究人员可以继续使用联邦政府向他们提供的 195 条新的人类胚胎干细胞系。
尽管苏格兰科学家报告了成功，但 3D 打印器官离现实还有几十年的路程。与一些研究人员已在实验室成功制造的皮肤和肌肉组织不同，肝脏、肾脏和心脏等实体器官需要复杂的血管结构，使其能够吸收营养和排出废物。 宾夕法尼亚大学组织微制造实验室、维克森林再生医学研究所 和其他地方的研究人员正在开发生物工程功能性血管的方法，这些血管将来可用于在 3D 打印器官周围输送血液。
研究人员表示，3D 打印胚胎干细胞更直接的好处可能是能够制造组织样本，这些样本可用于准确测试药物化合物对人类的毒性，而无需进行动物实验。