生物3D打印機(jī)將赴國(guó)際空間站，材料是最大挑戰(zhàn)

據(jù)《電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）光譜》雜志近日?qǐng)?bào)道，3D生物打印技術(shù)當(dāng)前方興未艾，研究人員已成功打印出人體皮膚碎片，但這項(xiàng)技術(shù)仍未進(jìn)入臨床階段。相比之下，打印器官則是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，因?yàn)槠鞴儆啥喾N細(xì)胞組成，并與血管和神經(jīng)交織在一起。而像阿列維（Allevi）這樣的公司，正努力迎接這一挑戰(zhàn)。該公司近日與太空制造（Made in Space）公司建立了新的合作伙伴關(guān)系，希望能在微重力環(huán)境下打印生物材料甚至器官，屆時(shí)或能使太空生物醫(yī)療夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。

兩公司擬將3D生物打印機(jī)送入太空
在前往火星的長(zhǎng)途航行中，宇航員可能受到可怕的灼傷，還會(huì)沾染化學(xué)物質(zhì)；在更遙遠(yuǎn)的未來(lái)，火星殖民者還可能患肝功能衰竭……如果能打印出一片新皮膚，或打印出替代器官，這將成為宇航員生命的“守護(hù)神”。但目前，人類(lèi)的太空飛行能力和3D生物打印技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)上述場(chǎng)景。

3D生物打印用是專門(mén)的3D打印機(jī)，擠出生物材料和細(xì)胞，逐層構(gòu)建組織。最近，Allevi公司設(shè)計(jì)了“零重力”（ZeroG）生物擠出機(jī)，能在微重力下打印生物材料。該公司與已有兩臺(tái)3D打印機(jī)被送上國(guó)際空間站的太空制造公司建立合作，這是邁向?qū)崿F(xiàn)上述科幻醫(yī)學(xué)場(chǎng)景的第一步。

Allevi公司首席執(zhí)行官瑞奇·索洛薩諾說(shuō)：“我們希望它成為即插即用設(shè)備，幫助宇航員更好地了解生物材料在太空中的表現(xiàn)�！�

為打印出水凝膠等生物材料，零重力擠出機(jī)用一個(gè)活塞驅(qū)動(dòng)注射器。技術(shù)的關(guān)鍵是對(duì)擠出后將立即粘在一起的材料進(jìn)行管理——這些材料的每一層會(huì)與前一層粘合。

兩家公司似乎都確信，他們可以在不久的將來(lái)將擠出機(jī)送到國(guó)際空間站。索洛薩諾說(shuō)：“我們?cè)谏�物材料方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)；而太空制造公司知道如何將物品送到太空。”

太空中與地球上將同步實(shí)驗(yàn)并對(duì)比結(jié)果
一旦零重力擠出機(jī)集成到國(guó)際空間站的打印機(jī)內(nèi)，將有幾個(gè)更直接的應(yīng)用。索洛薩諾表示，Allevi公司已經(jīng)向世界各地的實(shí)驗(yàn)室分發(fā)了200多臺(tái)打印機(jī)，希望這些用戶能夠提出科學(xué)實(shí)驗(yàn)，以便在國(guó)際空間站和地球上同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并比較結(jié)果。

關(guān)于生物材料在太空如何表現(xiàn)，有很多有趣的科學(xué)問(wèn)題。索洛薩諾說(shuō)，例如，研究人員可以調(diào)查骨骼如何形成，在缺乏重力時(shí)會(huì)怎樣，這對(duì)于在太空中度過(guò)更長(zhǎng)時(shí)間的宇航員來(lái)說(shuō)是一個(gè)重要問(wèn)題。

微重力還使生產(chǎn)某些在地球上無(wú)法制造的材料和產(chǎn)品成為可能，這些產(chǎn)品非常有用。太空制造公司正在國(guó)際空間站上試驗(yàn)制造光纖，默克制藥公司正在培育可能對(duì)藥物輸送有用的晶體。

Allevi公司可以說(shuō)服美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）將擠出機(jī)帶到國(guó)際空間站，也可以在國(guó)際空間站國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研究人員的要求下發(fā)送。無(wú)論哪種方式，零重力擠出機(jī)都必須通過(guò)NASA的安全和驗(yàn)證檢查。NASA需要評(píng)估所有材料和系統(tǒng)，以確保它們不會(huì)對(duì)宇航員的健康或國(guó)際空間站的操作構(gòu)成威脅。

最大的挑戰(zhàn)是材料
就目前而言，在太空進(jìn)行3D生物打印也面臨諸多困難。太空制造公司總裁兼首席執(zhí)行官安德魯·拉什解釋，太空3D打印需要仔細(xì)控制擠出過(guò)程，“因?yàn)槟悴幌Ｍ�液滴飄走；還需要控制機(jī)器的工作溫度；此外，微重力環(huán)境缺乏我們?cè)诘厍蛏狭?xí)以為常的對(duì)流，所以很難保持熱部件熱和冷部件冷。”

但太空生物打印面臨的最大障礙可能是材料。雖然Allevi公司將水凝膠等生物材料送到國(guó)際空間站相對(duì)容易，但要獲得批準(zhǔn)發(fā)送填充這些水凝膠支架的人體細(xì)胞，將更加困難。索洛薩諾說(shuō)：“我們需要弄清楚在國(guó)際空間站上處理細(xì)胞的限制是什么�！�


來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)