安东尼·阿塔拉（Anthony Atala）是一名儿科外科医生、泌尿科医生，并指导北卡罗来纳州维克森林再生医学研究所（WFIRM）。与400名同事一起，在一项跨越30多年的工作中，他成功地将患者自身细胞再生的各种组织移植到人类患者身上。

安东尼·阿塔拉博士在再生医学实验室，维克森林再生医学研究所（WFIRM）。

“回到90年代，我们手工制作，甚至不使用打印机，膀胱、皮肤、软骨、尿道、肌肉和阴道器官，后来成功地将它们植入患者体内。打印机自动完成了我们已经在做的事情，并将其扩展，使一些过程更容易。然而，这项技术还是有其自身的挑战。使用手工制作的结构，您在制作组织时有更多的控制力，但是在打印结构之前，所有内容都必须内置，因此，一旦按下“开始”按钮，就必须准备好整个计划和信息。Atala博士，他获得了路易斯维尔大学医学院的医学学位，并在哈佛医学院完成了一项奖学金，之后于2006年加入维克森林研究所，担任维克森林研究所的创始主任和泌尿外科主任。

WFIRM致力于培养组织和器官，并为40多个不同的身体部位（从肾脏、气管到软骨和皮肤）开发治疗细胞疗法。Atala博士和他的科学家团队是世界上第一个将实验室培养的组织和器官植入患者体内的科学家。从1990年开始，他们的大部分研究工作在那十年结束时开始，用3D打印机构建了一个人类膀胱的合成支架，然后用取自他们体内的细胞进行覆盖。WFIRM的最新研究表明，通过使用床边3D皮肤打印机显示出创新的伤口愈合。

WFIRM的专家Young-Joon Seol用集成组织器官打印系统展示生物打印肌肉组织。

今天，我们继续开发替代组织和器官，并正在努力加快这些治疗的有效性。最终目标是为患者创造组织。其中一部分是从我们正在尝试重建的器官（如肌肉或血管）中取出一小块患者组织，只为了将细胞扩展到体外，然后利用它们与支架或水凝胶（将细胞连接在一起的胶水）一起创建器官或结构。我们已经在患者身上进行了相当长的一段时间，16年前我们意识到我们需要扩大技术并使其自动化，以便同时与数千名患者合作，因此我们开始考虑3D打印机，并开始使用典型的台式喷墨打印机经过内部修改，可将细胞打印成3D形状。Atala博士继续指导武装部队再生医学研究所，联邦政府资助的工程血管项目，开发治疗伤口的治疗方法和工程更换组织的破坏性骨盆损伤。

将活细胞放入墨盒的孔中，并对打印机进行编程以按特定顺序打印它们。这台打印机现在是国家卫生与医学博物馆永久收藏的一部分。根据Atala博士的说法，WFIRM的所有打印机都是内部制造的，专门用于制造组织，因此它们高度专业化，能够在打印时不损坏组织而制造细胞。在研究所内部，有400多名生物医学和化学工程、细胞和分子生物学领域的科学家。理学、生物化学、药理学、生理学、材料科学、纳米技术、基因组学、蛋白质组学、外科学和医学工作试图为患者开发一些最先进的功能器官。

植入细胞的膀胱支架

Atala博士声称“我们必须真正了解细胞才能完成这项工作。为了达到我们现在的位置，我们在工作的前10年的大部分时间里研究并分析了细胞生物学。对我们来说，了解如何收获细胞，使它们保持活力，如何将它们大量繁殖以及确保它们保持正常功能至关重要。细胞是活的，我们需要保持这种状态，给它们提供营养并使它们保持与它们在人体中相同的条件，包括37摄氏度和95％氧气的温度。我们将它们放置在提供与人体相同条件的孵化器中，之后我们人工为细胞提供营养，当我们创造组织时，我们人工饲养这些组织。我们只能将它们放在体外很短的时间，7到10天之间，视器官而定。”

在细胞培养基中完成耳和颌骨结构。

在WFRIM，他们专注于个性化医疗，科学家们使用他们治疗的患者的样本组织，使其生长并重新植入，以避免排斥反应。Atala博士声称“这些技术在植入患者之前就已经进行了广泛的测试。”并且“在从实验阶段到人类实际试验之前，可能需要数年甚至数十年的研究和调查。”

“我们未来十年的目标是继续在患者体内植入组织，但对我们来说，最重要的是我们要缓和人们的期望，因为这些组织的出现非常缓慢，而且一次只能出现一个组织，所以我们不给虚假的希望，并为真正需要它们的患者提供技术。与40多个不同的组织和器官合作，意味着这项技术已经在患者身上应用了10项。我们所做的研究有助于我们按照复杂性的顺序对组织进行分类，因此我们知道扁平结构（如皮肤）是最不复杂的；管状结构（如血管）是第二层次的复杂度，而中空非管状器官（包括膀胱或胃）是第三层次的复杂度，因为细胞的结构多样的。最后，最复杂的器官是实体器官，如心脏、肝脏和肾脏，每厘米需要更多的细胞。”专家3D生物打印科学家暗示。

维克森林再生医学研究所的3D打印机将不同类型的细胞植入各种支架，包括耳软骨。

为了治愈而不仅仅是治疗疾病，在21世纪初，Atala博士成功地领导了一个使用生物打印技术培育人类膀胱的项目，并将其移植到患有脊柱裂的年轻患者身上，这种疾病会导致膀胱问题。病人的病例是组织工程可以完成的早期例子，但生物打印技术的进步使得此类病例更加普遍，现在威克森林研究所的首席研究员也开始关注生物打印肾脏 - 最需要的器官之一。虽然他声称科学正在朝着正确的方向发展，但要在人类移植中完全打印出功能性器官还有很长的路要走。当手工制作组织时，Atala博士开始回归工作，随着研究的进展，他注意到更高的需要更好的解决方案。

“我们仍在寻找更好的方法来应对我们今天所做的事情，并且永远不会改变，因为我们总是希望改善组织工程的过程。”Atala博士说。

再生医学领域有许多有益的技术，包括纳米技术和基因编辑。

“随着科学的进步，我们可以从其他领域的领先研究中获益，并相互帮助。”Atala博士说，“我们的步伐加快了，因为我们比30年前知道的更多，我们拥有更多的知识，使我们的战略更加精确。这并不意味着我们进展得更快，但我们获得的信息使我们能够更精确地确定解决方案的目标。”

Atala博士和他的团队直接了解如何治疗和护理患者，这就是为什么WFIRM在促进再生医学方面如此出色。Atala博士知道植入一种从病人自身细胞中获取的组织对病人的健康有多重要，并期待着下一个颠覆性的技术，它将引导再生医学进一步发展，以获得更好的健康解决方案。有一点可以肯定，未来几年，对WFIRM技术的需求很可能会飙升。