随着器官捐赠，特别是心脏、肾脏和肝脏捐赠的需求越来越普遍，越来越多的科学家致力于寻找制造可行人工器官的方法，尽管近年来收效甚微。然而，现在可能有一个解决方案。卡内基梅隆大学的研究人员已经发现了一种缩小可用器官与移植需求之间差距的方法。通过使用3D冰打印，他们发现可以创建类似血管的结构，模仿血管的自然设计，使其在体内正常工作。
这个消息来得正是时候。根据负责监督美国器官和血液干细胞移植系统的联邦实体移植司（DoT）的数据，2024年，全国移植等待名单上有103223名男性、女性和儿童。此外，这个数字还在不断增长，每8分钟就会增加一个新人。
不仅如此，据卫生部估计，每天约有17人在等待器官移植时死亡，每年超过6000人。这就是为什么人们投入了如此多的时间和研究，不仅用于增加器官捐献者的数量（截至2022年，美国约有1.7亿人，但应该注意的是，并不是每个登记为捐献者的人都能真正捐献），还用于寻找获得活器官的替代方法。这正是人们对3D打印等方法寄予厚望的地方。
事实上，尽管在生物打印等技术上投入了大量工作，但在创造实验室培养的器官方面一直存在障碍。最值得注意的是，在人工器官中创建像天然器官一样工作的血管网络是一个巨大的挑战。通常，传统的人造血管设计无法模仿自然血管，因此无法正常工作。现在，3D冰打印可能是答案。
用于制作人造血管的3D冰打印
我们之前已经告诉过你3D冰打印，最初由卡内基梅隆大学的工程研究人员于2022年开发。该过程通常包括向非常冷的表面添加水流。所讨论的水是“重水”，意思是水中的氢原子被氘取代，使水具有更高的冰点，并有助于形成光滑的质地。正如你所料，这个零件是通过一层一层地冷冻水制成的。
领导这项研究的卡内基梅隆大学Philip LeDuc和Burak Ozdoganlar实验室的研究生Feimo Yang进一步解释了3D冰打印与其他工艺的区别，“我们的方法与其他类型的3D打印不同之处在于，我们在打印时没有让水完全冻结，而是让它在顶部保持液相。这种连续的过程，也就是我们所说的自由形式，有助于我们获得非常光滑的结构。我们没有许多3D打印典型的分层效果。”
3D打印的冰模板完成后，将其嵌入明胶材料GelMA中。它暴露在紫外线下，使明胶变硬并融化冰。之后的结果是真实的血管通道。
这是相对成功的，因为研究人员能够证明他们可以将内皮细胞引入这些人造血管中，内皮细胞排列在所有血管中，调节血液和周围组织之间的交换。这些细胞在明胶上存活了长达两周，现在研究人员打算将细胞培养更长的时间。
除了器官移植，这项研究也可能是测试药物对血管影响的理想选择。它们无疑是在为组织工程创造复杂、逼真的血管网络方面迈出的重要一步，也许也是人造器官创造方面的重大突破。
