在这项被喻为再生医学的突破中，科学家们采用3D-生物打印技术，已经成功地开发出了人体功能性耳朵、骨骼和肌肉器官结构。

该研究小组来自北卡罗琳娜州，温斯顿-塞勒姆，维克森林浸信医学中心，说他们的新技术——名为综合组织和器官打印（ITOP）系统——以及由此产生的作品，标志着在器官移植患者中不断增长的组织和器官替代需求上，实现了“重要突破”。

维克森林再生医学研究所（WFIRM）主任，高级研究项目负责人安东尼·阿塔拉博士，和他的同事们在《自然生物技术》杂志中解释了他们如何创造了3D打印的身体部位。

近年来，3D打印已经成为满足不断增长的可复制人体复杂组织和器官需求的很有前途的策略。

然而，阿塔拉博士及其同事指出，目前3D打印机还无法生产出强大到足以被移植到体内或移植后在体内可存活的身体组织和器官。

但是，该小组认为，他们的ITOP技术可以帮助克服这些问题。

ITOP技术创建了功能性的耳朵、骨骼和肌肉

研究人员已经花了近10年的时间来发展ITOP系统。

3D-打印技术结合了可生物降解的塑料类材料和优化的水性凝胶。塑料形成了3D结构形状，而凝胶含有组织细胞，并促进他们成长。

3D打印还包括微通道，器官移植后，它作为一个海绵状物浸泡到身体的营养和氧气中。这有助于该结构的生存，因为他们发展了血管系统，而这正是在人体内发挥作用所必须的结构。

在他们的研究中，阿塔拉博士和他的同事用ITOP系统搭建了婴儿大小的人耳结构——约1.5英寸——将它们植入到小鼠皮下。

移植2个月后，维持良好形状的耳结构，已经形成了软骨组织和血管系统。

为了进行比较，先前的研究已经表明，如果没有预先存在的血管系统，为了在人体内得以生存，3D打印的组织结构需要小于200微米（0.007英寸）。

“研究结果表明，我们使用的生物墨水组合，与微通道相结合，提供了合适的环境，以保持细胞存活并支持细胞和组织生长，”阿塔拉博士说。

研究人员还使用了ITOP系统和人类干细胞构建了颚骨碎片，其中团队注意到的是人类面部重建所需的尺寸大小和形状。大鼠被植入五个月后，骨碎片已形成了血管。

此外，研究人员还打印了肌肉组织并将其植入大鼠体内。仅仅两周的时间，组织就已经形成了血管并引发了神经的形成，其结构特点得以维持。

技术打开了特异性组织再生的大门

除了支持细胞生长和保持组织结构存活的能力，研究小组表示，ITOP系统还有另一个好处：它可以使用计算机断层扫描（CT）和磁共振成像（MRI）扫描后所得到的信息来创建每个病人的个体结构。

与BBC新闻交谈时，阿塔拉博士引用了一个存在颚骨缺失的患者的例子。

“我们希望给患者做成像扫描，然后将采集的成像数据通过我们的软件传输来驱动打印机创建了一块颌骨，恰恰适合这个病人，”他解释说。

谈到他们的结果可能产生的影响，阿塔拉博士补充说：

“这款新型组织器官打印机是我们在追求患者组织移植的过程中取得的重要进步。它可以制作出任何稳定的，人体尺寸形状的组织。

随着进一步发展，该技术可应用于植入手术中打印活的组织和器官结构 ”。

该小组的研究结果建立在他们在2014年进行的另一项研究的基础上，其中他们使用平滑肌细胞及阴道上皮细胞，在四名女性的身体中成功地创建了实验室培养的阴道。

但是，阿塔拉博士及其同事注意到，在那时，这样的技术可能难以应对复杂器官如肝和肾的移植。但研究小组说，他们的最新技术显示，使用3D打印来构建更复杂的组织是可行的。

“在这项研究中，我们打印了广泛的组织——从软组织肌肉到软骨和硬组织骨，呈现出打印整个组织器官是有可能的，”阿塔拉博士告诉BBC新闻，“希望继续开展这些技术研究工作，针对其他人类组织也是如此。”