從人類的航天能力和3D生物打印技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀來看

科幻故事中的很多場景已經(jīng)成為現(xiàn)實！所以，我們有理由相信未來的太空中會用到生物打印機。

例如，一名宇航員在前往火星的長途航行中可能被化學(xué)物質(zhì)嚴(yán)重灼傷，那么他會對宇宙飛船上有能打印出一塊新皮膚的設(shè)備而感到欣慰。或者，展望更遠(yuǎn)的未來，一個火星殖民者可能會遭受肝功能衰竭的折磨，如果醫(yī)生可以打印出一個替代器官，那么他就能被救治。

從人類的航天能力和3D生物打印技術(shù)（一種快速發(fā)展的技術(shù)，3D生物打印機可以擠出生物材料和細(xì)胞，逐層推擠構(gòu)建出生物組織）的發(fā)展現(xiàn)狀來看，這些場景還是很遙遠(yuǎn)的。

但是，生物打印機公司Allevi和在國際空間站（ISS）上有兩臺3D打印機的MadeinSpace公司新建立起了合作伙伴關(guān)系，這是朝著科幻故事里的那些醫(yī)學(xué)場景邁出去的第一步。

Allevi設(shè)計了ZeroG生物擠出機，它能夠在微重力條件下打印生物材料。為確保它可以很容易地插入到MadeinSpace的打印機中，兩家公司已經(jīng)在聯(lián)手工作?！拔覀兿Ｍ鼘τ詈絾T來說是即插即用的”，Allevi（前身為BioBots公司）的CEORickySolorzano說。

ZeroG還只是一個概念產(chǎn)品，但兩家公司似乎都有信心他們可以在不久的將來將擠出機送到國際空間站。Solorzano說：“我們在生物材料方面擁有豐富的經(jīng)驗，而他們知道如何將物品送到太空?！?/p>

照片來源：MadeinSpace

Allevi的生物打印擠出機放入此處所示的MadeinSpace打印機。

MadeinSpace于2014年首次將3D太空打印機送上國際空間站，并在2016年增加了一臺。在太空中進(jìn)行3D打印需要需要對擠壓過程進(jìn)行仔細(xì)的控制，因為你不會希望材料的液滴漂浮到周圍；還需要控制機器的工作溫度，因為微重力環(huán)境中缺少我們在地球上習(xí)以為常的對流，所以“要保持熱的部分熱冷的部分冷是很困難的”，MadeinSpace總裁兼CEOAndrewRush解釋說。

為了打印出像水凝膠（一種常用作細(xì)胞“支架”的生物相容性材料）這樣的生物材料，Allevi的ZeroG擠出機有一個用來驅(qū)動注射器（在右側(cè)）的活塞（在左側(cè)）。為了構(gòu)造出想要的幾何形狀的物體，關(guān)鍵是要控制材料的擠出。這些材料會立即粘合在一起，每一層與前一層粘合。

在地球上進(jìn)行生物打印，進(jìn)展情況不錯！很多研究人員已經(jīng)成功打印出人體皮膚，盡管他們的技術(shù)尚未被臨床應(yīng)用。但是打印器官是一項艱巨得多的任務(wù)，因為器官是由多種細(xì)胞組成的，并且與血管和神經(jīng)交織在一起。像Organovo這樣的公司正在努力應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。也許火星殖民成為現(xiàn)實的時候，這項技術(shù)就已經(jīng)準(zhǔn)備好了。

一旦ZeroG擠出機能與ISS上的打印機集成，它還將有幾個可立即進(jìn)行的應(yīng)用。Solorzano表示，Allevi向世界各地的實驗室分發(fā)了200多臺打印機，他希望這些用戶能夠提議科學(xué)實驗：他們可以在ISS和地球上同時進(jìn)行實驗并對實驗結(jié)果進(jìn)行比較。

關(guān)于生物材料在太空中的表現(xiàn)，有很多有趣的科學(xué)問題。例如，Solorzano說研究人員可能會研究骨骼是如何形成并是如何應(yīng)對重力不足的，這對要在太空中度過更長時間的宇航員來說是一個重要的問題。

另一個應(yīng)用建立在MadeinSpace推動的“太空制造”（Space-enabledmanufacturing）概念（即微重力將使一些無法在地球上制造的和在太空中有實際價值的特殊種類的材料和產(chǎn)品的生產(chǎn)成為可能）的基礎(chǔ)上。MadeinSpace公司已經(jīng)在國際空間站上進(jìn)行光纖制造試驗，Merck制藥公司也正在研究可能對藥物釋放有用的晶體。

Allevi會發(fā)現(xiàn)在太空中長出的某些類型的生物組織對地球上的人有用嗎？Solorzano說：“這是一個更深入的問題，但如果不進(jìn)行基礎(chǔ)的生物學(xué)實驗，我們就無法知道答案?！?/p>

有兩種辦法可以讓該擠出機進(jìn)入國際空間站：Allevi可以說服NASA將它帶到NASA自己的實驗，或者在可于國際空間站上的國家實驗室做研究的研究人員的要求下將其送上空間站。

無論采用哪種方式，ZeroG擠出機都必須通過NASA的安全和驗證檢查?！八兴偷教盏臇|西都經(jīng)歷了這個過程”，MadeinSpace的Rush說。航天局需要評估所有的材料和系統(tǒng)，以確保它們不會對宇航員的健康或國際空間站的運行造成威脅。Rush說：“NASA需要知道，如果設(shè)備遭遇某些事情，它將會以安全的方式失靈?！?/p>

在太空中進(jìn)行生物打印的最大障礙可能是材料。Allevi獲得將水凝膠等生物材料送到國際空間站的許可是相對容易的，但要獲準(zhǔn)將填充著水凝膠支架的人體細(xì)胞送至太空站就要困難得多。Solorzano說：“我們需要弄清楚國際空間站上在處理細(xì)胞方面有哪些限制?！?/p>

Rush說，在設(shè)備獲得運往太空的許可之前還有另外一個步驟，即ZeroG擠出機必須在NASA的搖床上待上一段時間，“他們必須確保它能經(jīng)受住火箭升空的考驗?！?/p>