生物3D打印機將赴國際空間站，材料是最大挑戰(zhàn)

據(jù)《電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）光譜》雜志近日報道，3D生物打印技術(shù)當前方興未艾，研究人員已成功打印出人體皮膚碎片，但這項技術(shù)仍未進入臨床階段。相比之下，打印器官則是一項艱巨的任務(wù)，因為器官由多種細胞組成，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，屆時或能使太空生物醫(yī)療夢想照進現(xiàn)實。

兩公司擬將3D生物打印機送入太空
在前往火星的長途航行中，宇航員可能受到可怕的灼傷，還會沾染化學(xué)物質(zhì)；在更遙遠的未來，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“守護神”。但目前，人類的太空飛行能力和3D生物打印技術(shù)還遠遠無法實現(xiàn)上述場景。

3D生物打印用是專門的3D打印機，擠出生物材料和細胞，逐層構(gòu)建組織。最近，Allevi公司設(shè)計了“零重力”（ZeroG）生物擠出機，能在微重力下打印生物材料。該公司與已有兩臺3D打印機被送上國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)場景的第一步。

Allevi公司首席執(zhí)行官瑞奇·索洛薩諾說：“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，零重力擠出機用一個活塞驅(qū)動注射器。技術(shù)的關(guān)鍵是對擠出后將立即粘在一起的材料進行管理——這些材料的每一層會與前一層粘合。

兩家公司似乎都確信，他們可以在不久的將來將擠出機送到國際空間站。索洛薩諾說：“我們在生物材料方面擁有豐富的經(jīng)驗；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驗并對比結(jié)果
一旦零重力擠出機集成到國際空間站的打印機內(nèi)，將有幾個更直接的應(yīng)用。索洛薩諾表示，Allevi公司已經(jīng)向世界各地的實驗室分發(fā)了200多臺打印機，希望這些用戶能夠提出科學(xué)實驗，以便在國際空間站和地球上同時進行實驗并比較結(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)問題。索洛薩諾說，例如，研究人員可以調(diào)查骨骼如何形成，在缺乏重力時會怎樣，這對于在太空中度過更長時間的宇航員來說是一個重要問題。

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

Allevi公司可以說服美國國家航空航天局（NASA）將擠出機帶到國際空間站，也可以在國際空間站國家實驗室研究人員的要求下發(fā)送。無論哪種方式，零重力擠出機都必須通過NASA的安全和驗證檢查。NASA需要評估所有材料和系統(tǒng)，以確保它們不會對宇航員的健康或國際空間站的操作構(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打印需要仔細控制擠出過程，“因為你不希望液滴飄走；還需要控制機器的工作溫度；此外，微重力環(huán)境缺乏我們在地球上習(xí)以為常的對流，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際空間站相對容易，但要獲得批準發(fā)送填充這些水凝膠支架的人體細胞，將更加困難。索洛薩諾說：“我們需要弄清楚在國際空間站上處理細胞的限制是什么�！�


來源：科技日報