移民火星一定要带台3D打印机
来自史丹福大学的两位研究人员 Lynn Rothschild 及 Diana Gentry 长期专注于 3D打印技术研究,她们致力于以 3D 打印制造出生物材料,如木材和珐琅质;专家直言这类的生物材料 3D 打印有非常好的发展前景,未来可期利用特定的工程细胞制造食物和人体组织。Lynn Rothschild 和 Diana Gentry 表示目前实验製造出的「合成生物材料」,在未来不仅能够应用在医疗和火星探险上,还能够改变人们製造和使用木材这类传统材料的方式。
在 2013 年秋季,Rothschild 及 Gentry 获得了来自 NASA 创新先进概念计划案 10 万美元的研究经费。她们指出有望能够在今年 10 月证明她们的实验假设,那就是实现透过细胞排列方式的 3D 打印技术,用以制造出非活性的具结构生物材料,像是木材、骨骼中的矿物质和珐琅质。她们目前正在创建庞大的自然细胞资料库,用以提高选择细胞制成生物材料此技术的成熟度;生物材料 3D 打印技术硬件设备的研究也同时在进行中。
简而言之,3D 打印技术在不久就能成为你的五金工具店、肉贩和牙医。Rothschild 说道:
“在地球上,细胞製造出了数不清的产品,从羊毛、绸缎、橡胶到纤维素,更不用说肉类、植物和我们食用的所有东西。这些东西都是由细胞製造出来的,所以即使你现在火星上想要丝绸或木头,不需要把牛、羊、蚕宝宝或树带到火星上,只需透过细胞排列 3D 打印技术的方式来製造这些产品;就算是在地球上,这方式也是比较好的。”
Rothschild 和 Gentry 所开发的技术和一般直接製成产品的 3D 打印不同。她们将细胞打入某种具有化学信号的凝胶中,再经由压电列印头排列生成细胞阵列,构成凝胶形态的 3D 模式。
目前不单单只有 Rothschild 和 Gentry 在研发这类的生物材料 3D 打印,全球 3D 生物材料打印研究有兴起之势。之前位于旧金山的 Organovo 公司已经以打印方式製造出活体组织,用于医学和疾病治疗研究;Modern Meadow 公司发展 3D 打印皮革和食用肉品;而学术单位美国康乃尔大学研究团队在 2013 年展示以 3D打印技术製造的合成耳朵。
3D 打印制造活体组织与器官,引起争论
Autodesk 的生物技术分析师 Andrew Hessel 表示目前 3D 生物材料打印研究仍有许多方向可以开拓;个别的研究人员致力于此领域里的各个不同面向。不过这些研究发展的同时也带来了争议;市场研究公司 Gartner 指出在使用 3D 打印制造活体组织和器官,很快就会引起各界对此在伦理道德上的争论。
Hessel 指出 3D 生物打印研究中最复杂的就是细胞工程;Organovo 公司所专注的就不在细胞工程上,而是在细胞生成时排列细胞,由此构造生成出能够具有机能的组织;其他部分团队把重心放在研究打印模型的方式,希望能开发出更快速、更低成本的方式来操纵细胞。而像 Rothschild 和 Gentry,她们是真正在学习如何操纵细胞的研究团队,她们应用了 3D 打印技术,因为那是在生长板上拣选和放置特定物质最好的方式。
3D 列印未来将对医疗界造成影响
加州大学圣地牙哥分校奈米工程系教授 Chen Shaochen 认为 3D 生物打印技术将对医疗界造成巨大的影响,因为 3D 列打印术不适用于大量生产,如电脑晶片;而是在定制化产品,能针对特殊病人和消费者做设计;非常适用医学用途,因为所有人、所有医疗个案都是不同的。
不过至今 3D 生物打印的技术尚未成熟到可以应用在实际用途,Hessel 表示目前研究人员正在努力如何让 3D 打印机可以大量生产出具机能性的生物材料;Gentry 也坦言她们目前最大的挑战就是如何证明及提高实际生物材料的产能。
但对此 Gentry 乐观的表示,她们的工作不单单是利用 3D 打印制造生物材料,而还要让这些产出的产品变得更好。她认为未来的五金商店卖架上将会贩售著以碳纤维加固,或是配装了奈米铜线可改变导电性能的木材。她说:
“我想看到我为人们可用来製造产品的材料类别裡,加上一组新的材料类别,让人们使用。”
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