日前，来自苏格兰的研究人员利用一种全新的3D打印技术，首次用人类胚胎干细胞进行了3D打印，研究的相关论文已于今日发表在《生物制造》（Biofabrication）上。人类胚胎干细胞在再生医学领域受到了非常多的关注，这些由早期胚胎发展而来的干细胞拥有着分化成人体各种细胞的能力，如何无损并可控地让胚胎干细胞形成人们所需的三维结构，一直是业界难题。而这项突破解决了这一问题，让人们能够利用人类胚胎干细胞准确构建三维组织和结构，从而大大加速和改善药物检测工艺的发展。

近年来，人们在生物制造领域已经取得了许多重要进展，利用人造的固体细胞和结构制造出了大量三维组织和器官，但是，在大多数相关实验中，人们利用的仍是动物细胞。

该项研究的主要人员，苏格兰赫瑞瓦特大学的Will Wenmiao Shu博士说：“就我们所知，这是历史上首次用人类胚胎干细胞进行‘打印’，由胚胎干细胞制造出的三维结构可以让我们创造出更准确的人体组织模型，这对于试管药物研发和毒性检测都有着重要意义。因为我们制造的大多数药物都是作用于人的，所以用人体组织去进行测试也是理所应当的。”

从更长远的角度看，这种新的打印技术同样可以为人类胚胎干细胞制作人造器官铺平道路，这将为千千万万的患者带去福音。

考虑到人类胚胎干细胞的敏感性，在本次研究中，赫瑞瓦特大学的研究者们与干细胞科技公司Roslin Cellab合作，使用了一种专门定制的“气动打印技术”。在实验过程中，胚胎干细胞和培养液将会被先存放在打印机中的两个独立容器里，然后规则地摆放在培养皿上，形成一个个球状细胞团。根据需要，每个细胞团可由5到140个分离的细胞组成，其直径在0.25到0.60毫米之间。

本项研究使用的3D打印机。图片来自Colin Hattersley

在胚胎干细胞被打印出来之后，研究人员就会对其进行一系列的测试，以验证这种气动打印技术的有效性。比如说，研究人员会测试打印出的干细胞是否还能存活，是否还保持着分化成各种细胞的能力。他们还会同时测试细胞密度、特性及其分布模式。

Shu博士说：“利用这种气阀打印技术，可以通过开关气阀来控制打印出的细胞。只要改变气阀的喷嘴直径、进口气压和阀门打开时间，我们就可以非常精确地控制细胞放置数量。”

“我们发现这种气动打印技术非常地柔和，足以保持干细胞的高存活度，并且也能够精确地制造出统一尺寸的细胞团。更重要的是，打印出的胚胎干细胞保持了它们的多能性——可以像正常的人类胚胎干细胞一样分化成其他各种细胞。”

Roslin Cellab公司的业务发展经理Jason King说道：“首次制造出人类胚胎干细胞是我们与赫瑞瓦特大学的合作成果。一般来说实验室中都是以二维形式培育细胞，有一些细胞也已经以三维形式被制造出来，但是这些方法都无法制造出敏感的人类胚胎干细胞。我们相信这项技术有着巨大而长远的意义，有了这项技术，药物检测将不再需要伤害动物，亟需器官移植的患者也不再需要等待捐献者，还可以避免可能产生的排异反应。”

“未来，我们希望这项技术能够进一步发展，利用患者的自身细胞制造出他所需要的器官来进行移植，这就不再需要器官捐献，也不再会有移植排斥和免疫抑制问题了。”Shu博士说。