3D生物印表機要上國際空間站，太空科幻醫學場景有望成為現實

科技日報記者 劉霞

據《電氣和電子工程師協會（IEEE）光譜》雜誌近日報道，3D生物列印技術當前方興未艾，研究人員已成功列印出人體皮膚碎片，但這項技術仍未進入臨床階段。相比之下，列印器官則是一項艱巨的任務，因為器官由多種細胞組成，並與血管和神經交織在一起。

而像阿列維（Allevi）這樣的公司，正努力迎接這一挑戰。該公司近日與太空製造（Made in Space）公司建立了新的合作夥伴關係，希望能在微重力環境下列印生物材料甚至器官，屆時或能使太空生物醫療夢想照進現實。

兩公司擬將3D生物印表機送入太空

在前往火星的長途航行中，宇航員可能受到可怕的灼傷，還會沾染化學物質；在更遙遠的未來，火星殖民者還可能患肝功能衰竭……如果能列印出一片新皮膚，或列印出替代器官，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生物列印技術還遠遠無法實現上述場景。

阿列維公司的零重力擠出機用一個活塞（左）驅動注射器（右側）圖片來源：《IEEE光譜》官網

3D生物列印用是專門的3D印表機，擠出生物材料和細胞，逐層構建組織。最近，Allevi公司設計了「零重力」（ZeroG）生物擠出機，能在微重力下列印生物材料。該公司與已有兩台3D印表機被送上國際空間站的太空製造公司建立合作，這是邁向實現上述科幻醫學場景的第一步。

Allevi公司首席執行官瑞奇·索洛薩諾說：「我們希望它成為即插即用設備，幫助宇航員更好地了解生物材料在太空中的表現。」

為列印出水凝膠等生物材料，零重力擠出機用一個活塞驅動注射器。技術的關鍵是對擠出後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驗；而太空製造公司知道如何將物品送到太空。」

太空中與地球上

將同步實驗並對比結果

一旦零重力擠出機集成到國際空間站的印表機內，將有幾個更直接的應用。索洛薩諾表示，Allevi公司已經向世界各地的實驗室分發了200多台印表機，希望這些用戶能夠提出科學實驗，以便在國際空間站和地球上同時進行實驗並比較結果。

關於生物材料在太空如何表現，有很多有趣的科學問題。索洛薩諾說，例如，研究人員可以調查骨骼如何形成，在缺乏重力時會怎樣，這對於在太空中度過更長時間的宇航員來說是一個重要問題。

微重力還使生產某些在地球上無法製造的材料和產品成為可能，這些產品非常有用。太空製造公司正在國際空間站上試驗製造光纖，默克製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，以確保它們不會對宇航員的健康或國際空間站的操作構成威脅。

最大的挑戰是材料

就目前而言，在太空進行3D生物列印也面臨諸多困難。

太空製造公司總裁兼首席執行官安德魯·拉什解釋，太空3D列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，微重力環境缺乏我們在地球上習以為常的對流，所以很難保持熱部件熱和冷部件冷。」

但太空生物列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，但要獲得批准發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麼。」

來源：科技日報 文中圖片來自網路

編輯：劉義陽

審核：王小龍

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