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哈佛大學維斯生物工程研究所的珍妮弗·劉易斯教授說，借助生物3D打印技術，這一愿望最快可能在十年內實現。研究稱，器官生物打印是利用3D打印技術，以逐層方式組裝多種細胞類型、生長因子和生物材料，以制造出完美模仿天然器官的人造器官。

美國衛生資源和服務局稱，截至6月10日，美國的全國器官移植等待名單上有10.6萬名成年人和兒童。然而，由活體捐獻者提供的器官平均每年僅有約6000個，同時，每年約有8000名死者捐獻器官，一名死者平均提供3.5個器官。

美國韋克福雷斯特大學再生醫學學院的安東尼·阿塔拉博士說，盡管活體捐獻者是選擇之一，但“給不需要手術的人做手術”風險很大。他說：“親屬捐獻通常不是首選方式，因為這樣做是將器官從日后可能需要它的人身體里取走。”

劉易斯說：“全世界約有100萬人需要腎臟。他們到了腎功能衰竭終末期，必須進行透析。透析給身體的負擔很大，每過一年，患者的死亡幾率都顯著增加。因此，解決器官3D打印這一重大挑戰的動力真的很大。”

開啟生物打印器官這一過程，醫生通常從患者自身的細胞開始。阿塔拉說，他們對一個器官進行小針活檢，或進行微創手術，取出一小塊組織，“大小不到一枚郵票的一半”。“利用取下的這點組織，我們能夠把細胞拆出來，并繼續體外培育。”他說。

劉易斯說，培育在無菌培養器或生物反應器內進行，這是一種加壓不銹鋼容器，可幫助細胞獲得足夠養分。醫生每24小時給它們喂一次養分（培養基），因為細胞有其自身的新陳代謝。細胞類型不同，所需養分也各不相同。

劉易斯說，膠水是阿塔拉對生物墨水的昵稱，生物墨水是一種可打印混合物，其成分包括活細胞、被稱為水凝膠的富水分子、培養基和幫助細胞繼續增殖和分化的生長因子。水凝膠模擬的是人體的細胞外基質——它含有蛋白質、膠原蛋白和透明質酸等物質。

阿塔拉說，可以把患者的X射線或掃描圖像數據輸入打印機，從而打印出具有個性化特征的組織。“彩色打印機有幾個不同顏色的墨盒，（最終）會調配出你想要的顏色。”生物打印也一樣；只不過用的是細胞而不是傳統的墨水。

劉易斯說，打印過程所需時間長短取決于幾個因素，包括要打印的器官或組織類型、分辨率的高低以及所需打印頭的數量。但通常持續幾個小時。阿塔拉說，從活檢到植入的整個過程，大約需要4到6周。

她還說：“就像從捐獻者那里摘取器官時一樣，你必須立即將器官置于生物反應器中并開始灌注，否則細胞會死亡。”灌注就是給器官提供液體（通常是血液或血液替代品），通過血管或其他渠道使之循環。

劉易斯表示，取決于器官的復雜程度，有時需要在生物反應器中讓組織進一步成熟，或促進相應部位的連接。她說：“要讓這個打印出來的器官像天然器官一樣在體內正常運轉，需要解決一些‘管道疏通’問題和挑戰。這些問題尚未完全解決。”

阿塔拉說：“那么，接下來組織會怎樣？它會散架嗎？不會。這些膠水會溶解，細胞會感覺到‘橋’在倒塌；細胞會感覺到自己的根基不再牢靠。于是，細胞會在你體內造出屬于自己的橋、造出屬于自己的膠水。”

美國腎病學會公布的數據顯示，2020年腎臟移植費用平均為44.25萬美元——而3D打印機的零售價從數千美元至10萬美元不等，取決于其復雜程度。不過劉易斯說，盡管可以獲得低價打印機，但生物打印的昂貴之處包括為患者維護細胞庫、培養細胞和安全處理生物材料。

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