心脏是我们人体最重要的器官之一，它负责将血液输送到身体的各个部位，为细胞提供氧气和营养。然而，心脏病也是全球最常见的死因之一，每年有数百万人因为心脏病而死亡。而心脏移植是治疗重度心脏病的有效方法，但问题是供体的数量远远不够，而且移植后还有排斥反应和感染等风险。

为了解决这个问题，科学家们一直在尝试用人造心脏组织来替代或修复受损的心脏。人造心脏组织是用活的心肌细胞（心脏收缩和放松的基本单位）构成的类似于真实心脏的结构，可以模拟心脏的功能和特性。然而，制造人造心脏组织并不容易，因为心脏有着复杂的形状和结构，而且需要有足够的强度和弹性来承受高压和高频率的跳动。

目前，科学家们主要使用两种方法来制造人造心脏组织：一种是在模具或支架上培养心肌细胞，让它们自行形成所需的形状；另一种是使用3D打印技术，直接将含有心肌细胞的“墨水”打印成所需的形状。前者虽然比较简单，但只能制造出简单的形状，如片状或环状；后者虽然可以制造出更复杂的形状，但很难保证打印出来的结构能够跳动。

近日，德国埃尔朗根—纽伦堡大学科学家开发出一种新技术，可以3D打印微型心腔（心脏底部的腔室）。他们用活的人类心肌细胞打印的心腔被证实可自主跳动至少3个月。

那这种3D打印技术是如何制造出跳动的心腔的呢？

首先，科学家们制造了一种“墨水”，其中含有活的人类心肌细胞、胶原蛋白和透明质酸。胶原蛋白是一种最常见的动物蛋白质，是组成皮肤、骨骼、肌肉等组织的主要成分；透明质酸是一种存在于眼睛、关节、皮肤等部位的多糖分子，具有良好的润滑和保湿作用。这两种物质可以赋予心腔组织结构和弹性，让它们更像真实的心脏。

然后，他们使用喷嘴将这种墨水注入支撑凝胶中，凝胶在打印过程中将其保持在所需的形状，然后熔化以留下打印的结构。这种支撑凝胶是一种可逆温度敏感的水凝胶，即在低温下呈固态，在高温下呈液态。这样，科学家们可以在低温下打印出心腔的形状，然后在高温下将凝胶溶解掉，留下心腔本身。

最后，科学家们将打印出来的心腔放入培养液中，让心肌细胞继续生长和分化。经过一周左右的培养，心腔开始自主跳动，并且能够持续跳动至少3个月。科学家们还发现，用兴奋剂药物可以让心腔跳动得更快，就像真正的心脏一样。

这项技术是首次实现了3D打印出具有自主跳动功能的心腔，这对于研究心脏病、开发新药、测试药物安全性等方面都有重要意义。例如，科学家们可以用不同的药物或因素来刺激或抑制心腔的跳动，观察其对心肌细胞的影响，从而找出有效的治疗方法或预防措施。

此外，这项技术也为制造完整的人造心脏提供了可能性。科学家们希望最终能使用这项技术打印出包含所有4个心腔的完整心脏。通过添加含有血管细胞的第二种打印墨水，他们期待这种油墨能在打印的心脏组织内生长成血管。如果能够实现这一目标，那么人造心脏就有望用于治疗重度心脏病患者，甚至替代真实的心脏。

当然，要实现这一目标还有很多挑战和难题需要克服，这些问题需要科学家们不断地探索和创新，才能最终让人造心脏成为现实。