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似乎每週都有 3D 列印的新突破，它承諾我們（最終）能夠在那些玻璃牆奇妙盒子中製造一些新事物。這些事物包括從上方的 國際空間站的備件 到 我們餐盤上的牛肉，再到 我們體內的器官。儘管最後這個製造身體部位的想法可能看起來最異想天開，但一個科學家團隊正在報告一項使用人類胚胎幹細胞進行 3D 列印的突破，據稱這可能導致類似生命的生物工程組織，並最終為特定患者量身定製人工器官。
過去，研究人員已經能夠透過結合人工支架狀結構和動物細胞來工程化組織樣本。使用 3D 印表機將人類胚胎幹細胞沉積在培養物中具有一些優勢。特別是，與手動方法相比，細胞可以更便宜、更快、更容易地以均勻尺寸的液滴定位。這種均勻性對於試圖生成特定細胞型別的研究人員來說非常重要。
雖然人類胚胎幹細胞過去被證明太脆弱而無法列印，但蘇格蘭 赫瑞-瓦特大學 和幹細胞技術公司 Roslin Cellab 的科學家表示，他們開發了一種新技術，使他們能夠沉積包含活細胞的、尺寸一致的液滴，這些活細胞在過程中存活下來，並保持了發育成不同型別成熟細胞的能力。該研究將於週二發表在期刊 Biofabrication 上。
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在 3D 列印過程中，通常一個類似於噴墨印表機的噴嘴沉積薄薄的樹脂層或聚合物層，這些樹脂層或聚合物層會硬化——自然硬化或在被雷射燒結後硬化——成特定的結構。所謂的“生物印表機”自然使用細胞而不是塑膠來 建立有機結構。然而，這種技術會損壞列印的細胞，因此赫瑞-瓦特大學和 Roslin Cellab 的科學家開發了一種由氣動壓力驅動並由微閥的開啟和關閉控制的列印系統。研究人員可以透過改變噴嘴直徑、入口氣壓或閥門的開啟時間來精確控制分配的細胞量。
科學家們承認，其他研究人員過去曾列印過小鼠胚胎幹細胞，甚至某些型別的人類幹細胞。人類胚胎幹細胞雖然對物理操作更敏感，但比其他形式的人類幹細胞可以產生更廣泛的特定細胞型別。此外，任何形成的組織都將比小鼠細胞形成的組織產生更好的人類生物學模型。
胚胎幹細胞的使用一直是 爭議的來源，尤其是在美國。上個月，美國最高法院拒絕審理一起質疑美國國立衛生研究院 (NIH) 為這項工作提供資金的合法性的案件，從而結束了旨在阻止政府支援人類胚胎幹細胞研究的努力。這意味著 NIH 資助的研究人員可以繼續使用聯邦政府向他們提供的 195 條新的人類胚胎幹細胞系。
儘管蘇格蘭科學家報告了成功，但 3D 列印器官離現實還有幾十年的路程。與一些研究人員已在實驗室成功製造的皮膚和肌肉組織不同，肝臟、腎臟和心臟等實體器官需要複雜的血管結構，使其能夠吸收營養和排出廢物。 賓夕法尼亞大學組織微製造實驗室、維克森林再生醫學研究所 和其他地方的研究人員正在開發生物工程功能性血管的方法，這些血管將來可用於在 3D 列印器官周圍輸送血液。
研究人員表示，3D 列印胚胎幹細胞更直接的好處可能是能夠製造組織樣本，這些樣本可用於準確測試藥物化合物對人類的毒性，而無需進行動物實驗。