對於許多電子設備來說,部件損壞或者老化之後往往只需要用新的替換掉就完事了。而對於人類來說,皮膚上的小損傷或許還能自我修復,但像缺個胳膊、少個器官這樣的缺陷就沒這麼簡單了,人類並不能像有些低等生物一樣被切成兩半之後還能再生出組織器官。此外,人體器官的衰老本身更是一個任何人都不能逆轉的過程。
要是人類也能像電腦一樣能隨時替換最新最好的部件,時刻保持更新該有多好。
圖自:Pixabay
當然,組織器官移植早已經不是什麼新鮮事了,近些年甚至還有人嘗試注射年輕人的血液讓自己變年輕這樣的事例報導(實際效果並未經科學證實),不過有需求就必然要有供給,當今天尚有許多病人因等不到合適的器官配型而只能眼睜睜看著自己的生命流逝時,通過器官移植讓自己長生不老多少就顯得有些不切實際了。
不過也正因如此,最近以色列的研究人員就利用 3D 列印技術創造出了世界上第一顆具有完整結構的 3D 列印心臟,而這樣的技術或許在將來的器官移植、疾病治療以及全人類的壽命延長等問題上都有廣闊的前景。
具體來說,在該實驗中,研究人員首先在人體內提取出了網膜組織,再將其中的細胞從細胞外基質(ECM)上提取出來。提取出的細胞被重新編碼為能分化成心肌細胞及內皮細胞的多能幹細胞,而細胞外基質則被做成了定製化的溫敏性水凝膠。隨後,細胞被封裝進水溶膠裡,被製作成「生物墨水」(Bioink)用來列印。
3D 列印心臟過程原理圖,圖自:Advanced Science
不過有了這些原材料是遠遠不夠的,這樣的「生物墨水」還要依據具體的規則來指導它的列印。
由於列印出的心臟塊(Cardiac patch)本身並不會自動生成心臟本身所具備的心房、心室結構以及與患者脈管系統相匹配的血管,所以在列印前需要用 CT 掃描來掃描患者的心臟整體以及大血管的結構與方向,以確定 3D 列印心臟的大框架,再用數學模型設計出 CT 掃描不到且符合氧擴散規則的小血管並添加進整套脈管系統中以確保器官在移植之後能夠正常存活及工作。
這樣一整套流程下來之後,3D 列印出的帶有完整細胞、血管、心房及心室結構的心臟便可以移植回病人體內來替換受損或病變的心臟了,而且由於細胞本身就是來自病人本人,所以這樣移植所產生的排異反應也會是微乎其微的。
心臟的 CT 成像以及通過模型計算後的氧擴散分布,圖自:Advanced Science
當然,作為一次實驗研究,此次通過 3D 列印製成的心臟還只有兔子的心臟大小,而且這顆心臟目前還只能收縮,不能像正常的心臟一樣具有泵血的能力,團隊也計劃在 1 年後開始動物實驗再進行人體的臨床實驗,因此距離真正成為可移植的心臟或許還有一段路要走。
對此,該研究的首席作者,特拉維夫大學細胞生物學和生物技術學院的 Tal Dvir 教授也表示希望「10 年內能在全世界最好的醫院裡部署器官印表機,讓器官列印成為見怪不怪的常規操作」。
不過這項技術一旦成熟之後,想像空間也絕不僅僅限於器官移植這麼簡單。
正如文章開頭所說,在這樣的技術幫助下,當人體器官出現了損傷或者單純因為衰老而「不好用了」的時候,人們便可以再也無需擔心器官來源的問題實現物理身體上的永續永新。
至於精神及意識的留存,如今還有像馬斯克旗下 Neuralink 之類的研究腦機接口的公司在潛心進行研究,或許在今後即使人腦已經衰老到需要更換,人們也可以選擇將自己的意識暫存在電腦裡,再通過 3D 列印一個新的大腦及身體並將意識「下載」進新的大腦中。
或許當長生不老的那一天到來,人類才真正成為了主宰自己的主人。