4月15日，一篇详细介绍如何打印心脏和心脏补丁的论文《个性化、厚实、可灌注的心脏补丁和心脏的3D打印》发表在刊物《高级科学》上。这项被称为“世界第一”的研究由以色列特拉维夫（TAU）大学完成，论文由特拉维夫大学的Nadav Noor、Assaf Shapira、Reuven Edri、Idan Gal、Lior Wertheim和Tal Dvir合作完成。虽然它离生产出一个可行的、可移植的器官还有很长的路要走。但是，这项研究的主要成果是，它为今后探索高度详细和病人特有的3D打印组织的工作开创了先河。
世界上第一个3D打印的心脏
3D打印心脏的，TAU并不是第一个。
通过芯片上的器官研究人员此前曾对心脏细胞进行3D打印，以创造出微小的、跳动的肿块。屡获殊荣的哈佛大学刘易斯实验室也针对以芯片为基础的心脏进行过开发研究。在这两种情况下，打印出来的心脏更多地被看作是模拟而不是真实安全的东西，因为它是用来筛选药物和研究在接近真实器官的环境中的细胞行为。
从指示意义上讲，苏黎世硅酮心脏是一个很好的例子，说明3D打印能创建精确的解剖复制品，就像亚利桑那州凤凰城儿童医院。然而，这些发展都不是生物学方法。
TAU研究的是3D解剖心脏模型和用于制造人体干细胞的生物链的组合。TAU分子细胞生物学和生物技术学院的Tal Dvir教授在接受《耶路撒冷邮报》采访时解释说：“这是世界第一次成功地设计和打印了一个充满细胞、血管、心室和腔室的整个心脏。”
“这种心脏是由人类细胞和病人特有的生物材料制成的。在我们的研究过程中，这些材料用作生物墨水，由糖和蛋白质制成的物质，可用于复杂组织模型的3D打印。”
体积3D生物打印过程和用该技术制造的其他样品结构。图片来自《高级科学》。
TAU制造的心脏
TAU团队在他们的研究中采用体积3D生物打印方法。该团队的3D打印机的床上装有一个小的立方体桶，其中含有凝胶状的支撑介质。生物墨水通过两个注射器直接挤压成所需的形状。
在整个论文中，几种不同的生物墨水配方被尝试用于心脏结构的3D生物打印。然而，兔子大小的3D打印心脏是这项研究的重点之一，它包含干细胞衍生的心肌细胞(cardoimycells，简称CMS)和血管内衬内皮细胞(Ecs)。在下图中，(I)显示了红色的CMS和橙色的CMS。用来制造心脏的设计来源于Thingiverse，人体解剖心脏通过517860.
小型心脏模型的3D打印构造。图片来自《高级科学》。
人造器官的未来
作为研究的最后阶段，心脏作为心脏补片的概念证明，也是由团队开发的。
正如该研究的摘要所述，“这些结果显示了该方法在工程个性化组织和器官，或在适当的解剖结构和病人特定的生物化学微环境中进行药物筛选的潜力。”在结论中，TAU研究人员认为仍有许多工作要做。在一项建议中，作者指出，“需要有战略来描绘心脏的整个血管，并将它们纳入器官的蓝图中。”
此外，他们说，“应该发展先进的技术，精确地在厚厚的结构中打印出这些小直径的血管。”
