在科幻电影中，最令观众惊叹的画面总是聚焦于英雄们受伤后的瞬间复原。随着全球科技的极速发展，电影中的科技属性也紧跟潮流，当男主在一场激烈的战斗中断臂之后，立马会得到通过科技手段再造的新手臂，并在手术后完美地“无缝衔接”。
当3D打印技术真正出现在现实中，这一切就变得不再科幻，而我们的生活也就有机会发生真正的改变。
年4月15日，以色列特拉维夫大学的研究人员宣布，他们以病人自身的组织为原材料，通过3D生物打印技术成功创造全球首颗拥有细胞、血管、心室和心房的“完整”心脏，这在全球尚属首例。
樱桃桃心脏照片图源：新华社/基尼图片3D生物打印技术是通过打印不同组织（器官）的活细胞并添加各种生物活性材料的“生物墨”，它是一种能够彻底改变3D结构的生物、化学和机械性能，以适应不同组织（器官）的印刷要求，达到增强组织（器官）最优功能化的技术。该技术能同时将不同类型的细胞精确印刷在相应的空间位臵，根据不同组织（器官）特性添加相适应的生物材料后形成类似组织（器官）的强度和弹性并产生一定的生物学功能。
相对于传统的3D打印，生物打印需要全过程控制细胞活力，保护细胞不受伤害；其次空腔内的不同功能细胞在各个层面能够均匀分布，更符合人体正常结构。
传统3D打印与其他打印方式的流程图
图源：
《中国组织工程研究-3D生物打印在组织/器官类似物制造领域的应用》
以色列特拉维夫大学通过3D生物打印技术打印出心脏为例：
色列特拉维夫大学通过3D生物打印技术打印出心脏流程
图源：网络
首先，研究人员将患者体内的部分组织取出，分离出细胞和细胞外基质，再借助基因改造技术将细胞转变为干细胞。由于干细胞是一类具有自我复制能力（self-renewing）的多潜能细胞，其本身就具有在一定条件下分化为多功能细胞的特点。研究人员便可通过控制外部条件让这些干细胞分化为器官主体细胞和可生成血管的细胞，接着将这些细胞和细胞外基质加工成的水凝胶混合，制成“生物墨水”。
Ct扫描得到的心脏细节图源：网络然后，再利用CT扫描等技术将所需要打印的心脏结构完整的扫描出来，并将这一数据导入计算机，在电脑内模拟出所需要的组织/器官的大体结构，并计算不同区域的氧消耗，从而合理分配血管的走向。
研究人员们用计算机模拟了小血管网络
图源：网络
最后，将“生物墨水”加入打印机内，以喷墨式生物打印技术、压力辅助生物打印技术、激光辅助生物打印技术、光固化立体印刷技术等不同技术手段，将其构造成为完整组织和器官。
不同3D生物打印机的优缺点
图源：
《中国组织工程研究-3D生物打印在组织/器官类似物制造领域的应用》
其实，在以色列特拉维夫大学的研究员成功打印出活体心脏之前，瑞士苏黎世联邦理工学院功能材料实验室研究团队曾经开发了一种以硅胶制成的人工心脏，它外表、整体结构均同真实心脏类似，跳动起来也与其无异，但是由于科技上的局限性，其所能实现的功能远不如我们自身心脏所能实现的千分之一。
比较这两颗心脏——苏黎世联邦理学院所开发的心脏，仅是提高了3D生物打印技术的精度，是在传统3D打印上做出的提升，打印出器官内部的结构且只能作为参考模型，无法应用于患者体内；而以色列特拉维夫大学科学家3D打印出的＂完整＂心脏，则是以细胞组织为基础打印完整器官，并将此技术的运用推上了一大台阶，为后续研究如何以3D生物打印技术来打印活体器官提供了更多的研究资料与方法。
苏黎世联邦理学院所开发的心脏图片
图源：《决定探索》.9上
以色列特拉维夫大学研究人员3D打印出＂完整＂心脏，较苏黎世联邦理学院所开发的心脏除了在材料上的改变以外——不使用硅胶而改用取自患者本身的糖类和蛋白质组成的物质作为“生物墨水”，一改往日以硅胶、琼脂纤维为原料的现状；在内部结构上也有巨大的提升，以色列科学家们成功地将血管结构按照人类的耗氧量需求几乎完美地复制在了这颗仅有2.5cm的小心脏内，真正做到了从内到外的完整打印。
更重要的是这颗心脏充分考虑到了现今心脏移植手术等可能会产生的排异反应。由病人本身细胞所打印出的心脏，不仅不会产生排异反应，反而更能符合患者的免疫、细胞、生化和解剖学特性。
美中不足的是，受限于目前的技术，研究人员们打印出来的心脏还只是一个“迷你版”，尺寸只与一颗樱桃相似，后续还需要一个月左右的时间，在生物反应器中培养至人类心脏大小。另外，由于3D生物打印机的分辨率局限，这颗心脏部分极为细小的血管未能完全打印。
虽然这颗心脏目前仍处于实验阶段，但是对于医疗科研的意义却是无比重大的，它将科幻小说中的情节带到了我们的生活中，让我们看到了断肢重生、器官再续的未来。从原本只能应用于临床医疗模型、手术导板及植入物等的3D技术打印，获得了划时代的进步，为人类医学事业的进步添砖加瓦。
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