3D打印心脏横空出世，能用吗？是否靠谱 ？
人机共生的电子皮肤来了？假肢患者有望恢复触觉？
1.7克的“大脑观测器”，如何助力阿尔兹海默症治疗突破？
这些听起来像科幻小说的场景，正在大湾区实验室里成为现实！今天让我们跟一起看看这些医学“黑科技”如何走向我们的生活。
一颗跳动的心
从打印机里诞生？
心脏也能3D打印了？
在深圳清华大学研究院生物智能制造和活体打印研发中心，我们就见证了一颗心脏的诞生。
器官3D打印，是用活性细胞打印出具有相同结构和功能的器官，那么要成功打印一颗心脏到底需要哪些步骤呢？
首先需要一台生物3d打印机
准备生物打印用的“墨水”，墨水其实就是细胞，打印一个器官，需要非常多的细胞。
吸取生物墨水、将生物墨水转入“墨盒”，设置打印参数，开始打印，这进行的第二次3D打印，最终将打印出器官或者类器官。
神奇的生物墨水
究竟长什么样呢？
别小看这个像粉丝一样的结构，它其实就是细胞的豪宅，传统细胞培养是在培养皿中，细胞单层贴壁生长，就像是躺在大通铺上，生存条件并不好，而“粉丝”里的细胞，有着和人类体内相仿的立体空间结构。
深圳清华大学研究院生物智能制造研发中心主任 徐弢
“你看我们取其中的两条，这一根长长的面条有那么10来亿的数量，这个就像我们的骨髓腔里面的骨髓线一样的，一条条骨髓线，它是形成一个家族式的生长，这就是我们的干细胞的应该待的环境。在这个环境下，给细胞就提供了一个五星级的家。”
活细胞+特殊营养因子+特殊生物材料=生物墨水
器官打印难度排行榜
全球范围内的器官短缺问题一直存在，如今，生物3D打印技术已在小型器官模型的构建中取得了一定进展。 那器官打印的难易程度到底是怎样的呢？让我们来做个排序吧。
3D打印类器官
精准筛选抗癌药
数据显示，中国 2022 年癌症新增病例约 480 万（占全球总数的 24%），癌症死亡病例约 260 万（占全球总数的 26.7%），两数据均位列第一，中国成为癌症负担最重的国家之一。而在世界范围内，肺癌再次成为全球第一大癌，乳腺癌则是女性新发和死亡最常见的癌症。
癌症是一类极为复杂的疾病，针对不同类型的癌症，生物3D打印技术可以将癌症细胞打印，做成肿瘤类器官，用于临床上病人个性化药物筛选，最终找到最合适的癌症药物， 对于试验动辄百万的免疫药也降低了筛药成本。
深圳清华大学研究院生物智能制造研发中心主任 徐弢
“比如说免疫药本来就是非常昂贵，动辄几十万上百万的都有，但是这种药到底有没有用？用我们这个模型完全就可以解决这个问题，把那种昂贵的靶向药拿到给我们，初步筛一下，发现它能结合就赶紧用，没结合那就不要用，那就可能换一种药。”
“这个是针对肿瘤类器官的特质的，我们团队独立开发的，也是世界上首台类器官的高通量生产的打印机。”
电子皮肤
能让假肢拥有触觉？
最近人形机器人大热，未来机器人能够和人类一样拥有感知世界的能力吗？
佩戴假肢的人也可以慢慢恢复知觉吗？
今天我们来到了南方科技大学，这里有一个研究团队研发出了一款神奇的电子皮肤。
电子皮肤
是一类柔性传感器，具有类似人体皮肤一样柔性、轻薄的形态，能够和周围环境进行交互。如何和设备面很好地贴合、包覆，这就对材料提出了很高的要求。
按压电子皮肤，电子屏幕上便即刻显示出相应的压力感应示意图
南方科技大学材料科学与工程系教授 郭传飞
“在材料方面，我们表面的封装材料它要柔软，我们甚至最近开发了一种封装材料，它可以耐穿刺，你拿针或者拿刀去戳它是不太容易戳破的。”
材料灵敏了，很多时候意味着传感器测量的压力就不能过大，科研人员通过材料创新兼顾了二者的平衡。
汽车轮胎测试
精细程度测试
南方科技大学材料科学与工程系教授 郭传飞
“我们电子皮肤它既能检测到非常小的一个力，比如毫克，又往上能测很大的压力，比如说10个大气压，所以它既能干精细活又能干粗活。”
目前，残障人士可以通过肌电信号来实现对假肢的控制，但假肢却不具备触觉的传感功能。目前团队正在研究的，就是如何让假肢在拥有触觉的同时，将交互产生的信号传输给大脑。一旦实现了这一功能，假肢便能够为使用者提供更真实的使用感受。
南方科技大学材料科学与工程系教授 郭传飞
“电子皮肤能够刺激人的皮肤，比如一个残疾人他可能没有手了，但是其他的皮肤还是好的，我去用电刺激另外一个地方，让他感觉到这里有震动或者是有其他的一些刺激，那么他经过长时间的训练之后，就能感觉这是我这个手在摸到了某些东西或者是跟外界进行交互。”
记者
“等于说我用电流刺激就可以让所剩无几的触感，被唤醒，好像有点助听器的感觉。”
“大脑观测器”
非侵入式脑机接口
破解脑部疾病的密码
这些头顶装置和天线的老鼠们可不是在玩游戏，它们有着重要的任务，在深圳先进院，科学家们创造出了一款仅重1.7克可穿戴的脑机接口新工具。
它可以观测到自由活动下小鼠神经元活动和血氧代谢的活动。
这是世界上第一台能够在自由活动的动物上面，以单个细胞的分辨率，观察神经元放电和血流血氧变化的设备。
深圳先进院医学成像全国重点实验室研究员 刘成波
“利用这个工具我们就可以研究脑卒中是什么时候发生的，有哪些方法能对卒中进行有效的干预，这个工具在一些重要的脑疾病里面有了它独特的应用价值。通过神经血管耦联，特别是通过一些前期的成像结果，我们发现血管的异常，可以尽早进行干预，防止癫痫的发作。”
深圳先进院医学成像全国重点实验室助理研究员 陈宁波
“在小鼠癫痫发作过程中的癫痫波的传输过程中，我们发现，在整个的癫痫爆发之前大概几十秒的时间，我们可以观测到部分的血管它有一个扩张，而且血氧有一个非常明显的消耗。”
科研团队表示，现阶段对于研究神经血管的耦联关系，通过血管活动反推神经活动可以大幅提高未来的医学诊断速率。
深圳先进院医学成像全国重点实验室研究员 刘成波
“在神经退行性疾病里面，包括阿尔兹海默病、帕金森病，有一部分病人产生这些疾病的原因，是因为他的神经血管耦合的功能出现了退化，特别是老年人，往往他们发病是因为神经血管耦联的功能出现了异常，导致神经不能够去调控血管，从而导致神经的一些代谢废物无法通过血管的通道排出体外，这样就造成这些废物在脑袋里面不断的累积，经过多年之后，这些废物就会对我们大脑造成一个难以逆转的损害。所以通过所谓的神经血管耦联，可以加速大脑里面代谢废物的清除，当然这个过程实际上还涉及到进一步的血管跟一些类淋巴系统的一些关联。”
科研人员告诉我们，这款双模态成像探头的分辨率达到1.5微米精度。
深圳先进院医学成像全国重点实验室副研究员 徐智强
“我们成像技术具有非常高的空间分辨率，可以实现1.5微米分辨率，这是什么概念？它可以看清单个神经元细胞，同时它也能看清大脑里面最细的微血管，比如说毛细血管。”
而作为脑机接口新工具，这款非侵入设备的精度并不亚于侵入式脑机接口设备。
侵入式
非侵入式
深圳先进院医学成像全国重点实验室研究员 刘成波
“我们看神经利用的是共聚焦荧光成像，这个时候要对神经元进行蛋白的标记。我们看血管利用的是光声成像，这个时候我们直接利用的就是血红蛋白，但是目前遗憾的是在人体层面受限于人体伦理，目前还只能对大脑的血管血流进行观测，还无法对神经活动进行直接观测。所以在人体层面，我们恰恰是利用了神经血管耦联的这种关系，通过观察到的血流血氧的这些信号来反推神经的活动信息。”
