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宇宙可能是最适合制造人体器官的地方。3D打印机现在已经生活中不可缺少的东西,连住宅、衣服、老鼠窝都可以印刷。10年后,在宇宙中打印人类器官这件事也许都能实现,因为已经有研究表明,如果要打印出人类的内脏,微重力空间可能比地面更适合。
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太空更适合3D打印器官制造的原因 医疗领域是最近几年才引进的3D打印技术,迄今为止,血管、骨头、各种生物组织等都是用以人类细胞为原料制造的生物墨水打印出来的。 目前,研究人员还制作出了迷你肝脏和肺状袋子等简单的内脏,但是,以现阶段的能力,要让这些打印模型一直保持直立状态还很困难。 并且,最近有研究发现,地球并不是制造内脏的理想环境。 地面上因为受到重力的影响,其他内脏会挤压成长中的纤细内脏,所以,要想打印出的内脏安全成长,必须要在内脏周围搭建一个脚手架来支撑它,但这样做会让血管变薄,阻碍人体其他器官正常的生长和运行。 相比之下,在低轨道的微重力下,即使人体内没有支撑软组织的脚手架,打印出来的内脏也能自然地维持形状。 世界首台太空专用3D打印机 经过不断研究和实验,“T公司”和“N公司”共同开发出了世界上首个内脏专用3D打印机,价格在770亿日元左右。 这个打印机正式问世后,被用于在宇宙空间打印人体组织,它可以用生物墨水打印出比头发还薄的多层细胞,2019年7月,它乘坐专门的火箭飞向国际空间站。
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目前,研究人员正在研究的项目是用这台打印机制造厚实的心脏组织,并将其带回地球。 随着各层的厚度增加,这些细胞不一定能正常成长,所以如何让这个心脏保持形状回到地面成为了研究人员急需解决的。 烹饪内脏 T公司的研究人员认为,3D打印机的内脏印刷过程类似于薄饼的烹饪。 首先,在宇宙停留的工作人员用从地球寄来的细胞制作生物墨水,就像是和面一样,然后将其放入类似注射器的器具中,再注入打印机进行打印。 此外,研究人员还在打印机中设置了内置生物反应器的暗盒,这是组织健康成长所必需的系统,起到营养补给和排泄等作用。 设定好泵压、内部温度、照明度、打印速度等参数后,就可以在生物反应器中开始打印了,根据最终产物的复杂程度,3D打印机可以在一瞬间到几个小时内完成打印。 最后,还要用“宇宙尖端实验处理器”对印刷物进行12 ~ 45天的“烹饪”,这是为了使被印刷的组织硬化,使其能够承受返回地球的压力等因素影响。 之后,3D内脏将会被送回地球。
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生物打印竞争 考虑在宇宙中制造人类内脏的不仅仅是T公司,例如,俄罗斯某研究所正在推进类似的项目。 但是,俄罗斯的这种方法不像T公司那样利用生物墨水层层叠加,而是用到了磁性纳米粒子。 研究人员利用电磁铁制造磁场,并将生物组织悬浮在磁场中,形成他们想要的结构,这原先是科幻电影中的做法,但是上个月在俄罗斯成功实现了,并制作出了第一个骨组织。 法律、成本、健康等实用性问题很多 为了在宇宙中制造脏器,研究人员要克服很多实际性的障碍,不仅是法律法规上的障碍,还有来自社会的障碍。 即使研究人员的努力取得了一定的成果,而且也已经成功在宇宙中的3D打印机上制造出了能够正常工作的人类内脏,也受到了现实生活中诸多法规的束缚。
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应对这些法律法规对T公司来说是首次挑战,该公司估计,要在美国获得生产许可至少需要10年时间。 同时,将这种生物技术投入使用也有成本方面的障碍,3D打印内脏虽然是尖端科学技术的产品,价格却很昂贵。 据T公司称,考虑到使用3D打印内脏的患者需要终身服用免疫反应抑制剂,还要接受多次移植手术,更何况3D打印内脏的价格要比其他人捐赠的价格更高。 而且在操作细胞的过程中,细胞中的基因也有可能发生突变,这样一来,修改后的干细胞就有可能在患者体内发生癌变。 目前,T公司对于3D打印内脏的印刷过程具体需要多长时间,还没有明确公布。 应用越来越广泛的宇宙空间商务 在宇宙中制造内脏器官的业务是一些人所期待的,3月份进行的测试结束后,T公司生产的3D打印机将被租借给那些计划打印软骨、肝脏组织等的其他企业和研究所。 另外,为了加快实验进程,研究人员正在建设在轨道上生产细胞的细胞工厂,如果这一技术可以完成,就可以减少地球和宇宙间的细胞传递流程。 最近几年,俄罗斯相关研究部门接受了很多商业风险投资,与4、50年前相比,在宇宙上进行实验的投资增加了很多。 迄今为止,卫星通信和远程观测技术仍然是相关实验的主题,加上最近大众对制药的关心也在增加,因此,作为改善医疗技术的舞台,宇宙成为了热点关注对象。
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