TED 演講的觀眾已經習慣於在瞭解技術進步時感到驚歎。然而，即使以 TED 的標準來看，維克森林再生醫學研究所的安東尼·阿塔拉在 2011 年的演講也令人驚歎。觀眾起初沒有注意到，當阿塔拉在臺上時，他身後的各種小瓶和噴嘴嗡嗡作響，進行著神秘的活動。大約在演講進行到三分之二時，攝像機放大裝置的內部骨架，顯示它來回編織，將實驗室培養的活細胞逐層沉積在中央平臺上，其活動基於高度精確的三維數字渲染圖。這個過程被稱為 3D 列印，類似於噴墨印表機的操作，但在這裡，印表機使用的不是墨水，而是活細胞溶液。最後，阿塔拉的機器逐層製造出了一個真人大小的由人體細胞製成的腎臟，就像個人 3D 印表機可以吐出一個塑膠咖啡機替換零件一樣。
對於超過 105,000 名等待器官捐贈的美國人來說，製造器官的直接快速方法將是一個受歡迎的進展。但是阿塔拉兩年前展示的列印腎臟尚未準備好植入。它缺少兩個關鍵要素：正常工作的血管和收集尿液的細管。如果沒有這些或其他內部通道，腎臟等大型器官就無法將重要的營養物質和氧氣輸送到內部深處的細胞，也無法清除細胞內的廢物，這些細胞很快就會死亡。研究人員曾嘗試透過在每一層的正確位置留下孔洞，將這些空心結構逐層列印到器官中，但這種方法產生的管道可能會塌陷，接縫可能會在心臟泵出的血液壓力下破裂。
賓夕法尼亞大學和麻省理工學院的一個科學家團隊已經提出了一個解決這個問題的“甜蜜”方案。他們沒有一次性列印器官及其內部血管，而是列印血管的可溶解糖模，然後在模具周圍構建適當的細胞。之後，模具被沖洗掉，留下結構健全的通道，這些通道能夠承受體內不同的血壓水平。
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一個鼓舞人心的甜點
這個想法分兩個階段出現在 Jordan Miller（該專案的首席研究員之一，賓夕法尼亞大學的博士後研究員）的腦海中。首先，在參觀“人體世界”展覽中儲存的人體遺骸和器官展品時，他看到標本製作者透過將矽膠注入血管系統，然後溶解掉剩餘的有機組織，暴露了大型器官血管的網狀結構。
米勒推測，建立一個合成模具來構建內部血管可能行得通，但溶解矽膠所需的化學物質對要新增的活細胞有毒。當他在一家高階餐廳用餐時，一道帶有優雅的硬糖晶格的甜點讓他找到了解決這個問題的方法。為什麼不用糖來製作器官血管和其他腔室的模具呢？糖可以用水沖洗掉。
米勒和他的同事們改裝了一臺名為 RepRap 的開源 3D 印表機，用它打印出精心配比的糖混合物，製成各種尺寸的細絲，直徑從約一毫米到 100 微米不等。
該團隊使用這些細絲建立了一個理想化的血管網路版本，並在由此產生的糖框架上塗上生物友好型聚合物，以防止糖溶解過快。然後，科學家們將整個東西包裹在細胞外基質（參見第 52 頁的“超級膠水療法”）和內皮細胞（血管內壁細胞）的混合物中。最後，研究人員用水去除糖，最終得到了由活細胞組成的堅固血管。
然後輪到細胞發揮作用了。正如它們在體內所做的那樣，它們開始重塑它們所在的血管——使整體結構更堅固，甚至在較大血管的末端建立微小的毛細血管。賓夕法尼亞大學組織微製造實驗室主任克里斯托弗·陳說：“透過讓細胞填充一些細節，我們不必完美地設計結構。” 本質上，身體可以接管幾乎完成的器官的精細修飾，使其完全發揮功能。
迄今為止，陳、米勒及其同事已經創造了含有糖模血管的肝組織塊，並將它們植入齧齒動物體內，以證明它們可以與現有的血管系統整合。這些組織碎片不能代替整個器官，但很容易看出，在完全發育的血管網路上新增肝臟、腎臟或胰腺細胞有一天可能會導致 3D 列印更大的身體部位。
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