【材料】近日，特拉维夫大学宣布该学校实验室3D打印出了一颗“心脏”，该心脏不仅具有外形，还有细胞、血管和其他支撑结构，甚至可以像心脏一样收缩，但长度只有2.5厘米。该实验团队负责人说：“与过去相比，这项研究成果的突破点在于，这不仅是一个外观打印的心脏，而且是世界上第一个利用患者自己的细胞和生物材料3D打印出的三维血管化的工程心脏，也就是具有血管组织的三维人造心脏。”而在此之前，科学家只成功打印出没有血管的简单组织。 负责人补充道：“打印心脏的原料是从病人身上提取而来，我们从网膜组织中提取细胞，对其进行编辑，使之成为干细胞，再将其转化为心肌细胞和内皮细胞。另外，提取非细胞组织，转变为一种‘个人特有的凝胶’来充当打印‘墨水’，这些由糖和蛋白质构成的材料能够用于3D打印复杂的组织模型。随后利用组织工程学的原理，在支架中填充细胞，以此让细胞得以更好地再生。”他说，该实验中使用的“打印原料”和“黏合胶水”来源于患者自身，对于成功构建组织和器官至关重要，这意味着由此打印出的心脏移植进本人身体后不会产生排异反应。而目前心脏移植术后的死亡率居高不下，主要与排异反应有关。 如此看来，若特拉维夫大学的技术手段能在未来的人体试验阶段被证明有效，并在一定程度上解决排异问题，那确实将会是一个很大的突破。 心脏体积大、细胞种类繁多，全体心肌细胞需要几乎同时收缩，才具有功能。心脏的跳动是因为心肌细胞都被紧密地连在一起，细胞产生的电信号使大批心肌细胞共同收缩。而且为使两个心房和两个心室协同收缩，心脏本身还有一套特殊的传导系统。虽然在体外生产几千万个心肌细胞并不困难，但是即便心脏被3D打印出来了，能不能跳是一回事，到底怎么跳则是另一回事。以临床病症为例，心室纤颤就是因为心肌细胞不能同步跳动。一旦跳动不同步，心脏就会瞬间失去泵血功能，导致病人死亡。 特拉维夫大学此次打印出的心脏，还未能使大批细胞同步跳动并产生足够的力量。该负责人对此次实验的一些遗憾也并不讳言，“受限于我们3D打印机精度的问题，目前还不能打印出心脏上的所有血管，而且该心脏也不具有泵血功能”。3D打印出的这颗心脏，距离应用于动物实验，也长路漫漫。 那么，为何特拉维夫大学团队打印出的心脏不能整齐地跳动？3D打印一个心脏到底难在哪里？答案与地球重力有关。“3D打印的黏附力不足以支撑心脏或肾脏这种大器官，地球重力会造成细胞间的撕裂，”哈佛大学一位研究员说，“生物3D打印的核心问题就是要解决生物材料和重力对3D打印细胞的影响。” 生物3D打印小型器官模型是可行的，一旦打印真实尺寸的器官模型，由于细胞间的支撑力和黏合力有限，可能出现两个后果：一是下层细胞因受到上层细胞越来越大的压力而垮塌；一是即便没有垮塌，在转移过程中，上层细胞也会因无法承受下层细胞的重量而产生撕裂。 总而言之，由于重力的存在，3D打印心脏的细胞间缺乏紧密联系，这会影响心脏的跳动，该心脏也就无法具有正常的泵血功能。但是，即便重力问题解决了，心脏可以整齐跳动了，3D打印心脏仍有难题未能克服——只有血液源源不断供给，打印的器官或组织才能长时间存活。如何建立血管网络，还没有明确的答案， 。心脏本身需要全身血液的10%左右来供养，一旦离开血液，所有器官都只能在4℃低温的状态下“熬着”。如果打印细胞需要37℃体温，几乎没有时间完成打印，因为先打上的细胞在打印还没完成时就会因缺氧而死去。这一切都还有待进一步研究。
文中提到的生物3D打印技术如果最终成熟，能为患有下列哪种疾病的病人带来福音？