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　　肾移植缺少肾源，“打印”一下就行；想把鼻子隆高，“打印”一下就行；想在活体肝上模拟一场肝移植，“打印”一下就行……这种“打印”犹如魔法师手中神奇的手杖，它就是生物3D打印。

　　8月6日，我国首款可打印生物材料和活细胞的生物3D打印机来了！

　　我国首款生物3D打印机在杭出笼——

　　活体器官

　　按需“打印”

　　在杭州电子科技大学生物医学工程与仪器研究所的生物制造实验室里，这款神奇的生物3D打印机第一次揭开了神秘的面纱，从此我国的医学阶梯上多了一位使用“3D”打印活细胞的魔法师，“按需打印”活体器官的梦想离我们越来越近了。

　　细胞在支架上生长

　　可曾听过建造金字塔的神奇故事？一层一层，由下而上的堆转成塔。生物3D打印机也是一样，它利用一层层的生物构造块，去制造真正的活体组织。

　　打印所需的“墨”，在生物3D打印机里就是含有细胞的“生物墨”，所需的“纸”，是一种内含细胞的水凝胶，可用作细胞生长的支架。

　　在杭州电子科技大学的实验室中，我们就看到了这样一场犹如建构“金字塔”般神奇的生命实验。由于需要无菌化操作，我们在进入实验室之前都被好好消毒了一番。

　　操作员赖雪聪为我们点开连接着生物3D打印机的电脑，找出了存在里面的一个三维模型，这是一个肾模型，启动后，移动平台发出通讯代码，计算机的“大脑”开始向生物3D打印机发出“指令”。

　　于是我们便看到了这样一幅场景：打印机的“喷头”开始上下左右工作，一根只有80微米的针头里挤出含有细胞的水凝胶来，一层置于另一层之上，一点一点累积，直到最后按照电脑成像图那样“堆”起来。更有意思的是，这台生物3D打印机的“喷头”就是用金属3D打印技术打印出来的，采用热交换效率最优化设计，一体成型。

　　“没有你们想象的那么慢，打印一只耳朵，按照大小需要半小时至一小时样子，打印一张脸需要4小时。”这台生物3D打印机的主要研制人、杭州电子科技大学的徐铭恩教授这样介绍说。

　　当然，打印出来后的细胞支架还要进行进一步的细胞培养，水凝胶里有很多空间，可以一点一点诱导细胞生长，直至接近于活体器官为止。最后，完成历史使命的水凝胶也会降解。

　　虽然这个项目启动至今不过一年时间，但到目前为止，徐铭恩教授和他的团队已经用这台3D打印机打印出了血管、肝单元、耳朵软骨组织、肾单元、肺癌细胞、卵巢癌细胞……他们打印出来的最大的细胞有10多微米，打印出来的活细胞存活时间最长的达4个月。

　　生物3D打印的“进化”

　　3个小时的专家鉴定后，这样一份鉴定意见出炉了：“该产品具有打印生物材料种类多、对细胞损伤率低、打印精度较高和操作方便等特点。在生物材料兼容性、细胞打印特性等参数上处于同类产品的国际领先水平。”

　　这个“国际领先水平”的结论并不夸张，因为与国外的生物3D打印机相比，我国这款生物3D打印机可以算得上是一个“进化版”。

　　“进化”的第一个地方是3D打印分层软件。3D打印的模型是通过其他辅助软件，STL文件转为数控系统中的G代码文件，通过对STL文件进行切片分层处理，获得每一层的模型数据，同时还要添加其他控制命令控制打印机。

　　“面向生物3D打印需求，我们开发了分层软件。”徐铭恩介绍，当然，尽管这样运转起来也很难完美，有时仍然需要通过手动调节来达到满意效果。

　　但结果已经足够令人欣喜了：打印的细胞有着高达90%的存活率，无论是成活率、结构稳定性还是无菌性都优于国外同类平台。

　　第二个“进化”优势在于，这款打印机能支持从-5℃到260℃熔融的生物材料打印，可谓耐得住“冰山火海”，可打印的材料也是全球同类产品中最多的，还配着独立的“空调”——独立固态制冷单元。就像我们只需动一动空调的遥控器，它通过液体传热介质和管道网络就能保证平台和喷头有着“舒适”的工作温度，精确而便捷。

　　另一个“进化”优势是独一无二的。在其他所有生物3D打印机中都没有无菌化设计，而我国这第一款就想到了这一点，配上了自我清洁的功能与设计。这款3D打印系统整体结构和材料都采用无菌化设计，以保证成型环境和成型过程的洁净，适合进行无菌条件下的生物材料和细胞3D打印。

　　看，现在这台生物3D打印机有了“十八般武艺”，不算酝酿研发的时间，光是锻造的时间就跨越了长长的一年，今年下半年，这台生物3D打印机将正式投放市场，在大家面前大展身手。

　　还有很长的路要走

　　“现在的肝移植和肾移植在技术上不难，最缺的是肝脏、肾脏的来源，少说要排上一年的队伍，也未必轮得到。”浙江大学生物医学工程与仪器科学学院教授陈杭在看了这款生物3D打印机后一脸兴奋，他认定这必将是一场革命，但也有疑问，“什么时候才能打印出活体器官来？”

　　徐铭恩回答：现在这款生物3D打印机还只能打印出软骨组织、肝细胞、肾细胞等，真要按需打印活体器官大概还要10到20年时间。

　　这一条探索之路在不断延伸，路的这一端是强烈的需求。

　　“医学，太需要生物3D打印了。如果这款打印机能投入医学临床，捐赠器官的缺乏与困扰问题将很大程度的解决。”浙江大学医学部基础医学系教授李继承同时也承认，离开人体的环境，细胞是柔弱的，如何让不同于干细胞的神经细胞生存？如何在打印肝脏的同时解决肝脏内部循环的问题？这些问题需要工程师、生物学家、医学家、神经学家等一起来研讨解决。

　　生物3D打印机，在产业化的路上，也同样不好走。“企业更多需要的是专业的、对口的、单一的产品。这款生物3D打印机的很多功能也许并不是每个用户都需要的。”浙江大学医学部基础医学系教授欧阳宏伟指出，如果将一个多功能整合的整体，分不同功能不同层次制造生产，或是市场更喜闻乐见的。

　　无论是在未来的研究，还是产业化的道路上，生物3D打印都还有很长的路要走。但谁知道呢？谁又能料想到今天会有一台能打出活体细胞的打印机摆在你我的面前？那么，也许多年后，3D打印还能“打印”出更多的神奇来。

　　生物3D打印，藏宝图的拼贴，才刚刚开始。

 

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