3D打印将可制造木材 可实现碳纤维来加固木材

他们二人长期专注于3D打印技术的研究，目前希望通过一小块生物细胞来制造出更大体积的生物材料，比如木材和牙釉质。权威人士认为，这种3D生物打印有着 巨大的潜力，未来甚至有可能被广泛用于使用特定工程细胞去制造食物和人体组织。Rothschild和Gentry认为，这些在实验室中制造的所谓“合成 生物材料”不仅可以帮助医生和火星宇航员，还能改变用户制造并使用木板等传统材料的方式。

在去年10月份两人接受了来自NASA“创新先进概念项目”的10万美元投资用来进行自己的研究。她们最终证实了一种能实现细胞排列的3D打印工艺，最终 生成非活性的结构化生物材料，例如木材、骨骼中的矿物元素，以及牙釉质。她们正在建设一个天然细胞的数据库，改进选择细胞去生成材料的工程工艺，并开发硬 件用于这种3D打印。简单的说，未来3D打印机将很快成为硬件商店，肉铺甚至是牙科诊所。

“细胞组成了世界上的大量产品，包括羊毛、丝绸、橡胶和纤维素等，更不要说肉类和植物产品，以及我们每天食用的食物。” Rothschild表示，“许多这些产品都是由细胞组成，因此在前往火星时，你将不再需要奶牛、绵羊，甚至蚕和树。你可能希望丝绸或木材有着较好的外 观。因此，与其使用完全有机的方式去制造，为什么不试试使用非常精密的方式去实现？这或许是在地球上进行制造的更好的方式，即打印细胞阵列去构成这些产 品。”

Rothschild和Gentry的设备与使用基本3D打印机打印产品不同。她们将3D打印作为一种技术手段。在她们的环境中，细胞被放置在带某种化学信号的凝胶里，并通过压电打印头来排列细胞，从而构成基于凝胶的3D模式。

之前，旧金山的一家名为Organovo的公司已经可以通过较低分辨率的打印来制造活体组织，供医学研究和疾病治疗使用。而另一家Modern Meadow公司则同时开发出了一种新工艺，可以使用3D打印技术去打印皮革和可食用的肉类。另外美国康奈尔大学的研究团队在2013年同样对外展示了通 过3D打印技术制造的合成耳朵。看来全球各地3D打印活体细胞组织的趋势已经变得越来越明显。

生物技术分析师Andrew Hessel表示，3D生物打印的兴起是一个“前景广阔的领域”，许多研究人员“正同时关注这一领域的不同方面”。不过这些研究也带来了争议。市场研究公 司Gartner近期预计，使用3D打印来制造活体组织和器官将很快引发伦理学争议。

Hessel认为，最复杂的3D生物打印研究需要用到细胞工程。例如，类似Organovo的公司并不对细胞本身进行工程开发，而是在细胞生长过程中对其 进行排列，从而构成能发挥机能的组织。另一些团队则专注于寻找操纵打印模型的方式，从而以更快的速度、更低的成本来操纵细胞。

加州大学圣迭戈分校纳米工程系教授Chen Shaochen认为，3D打印将对医学界产生巨大影响。“3D打印并非用于大规模生产，例如制造计算机芯片。”他表示，“这种技术可以用于个性化的、针 对特殊病人和消费者的产品。因此我认为这非常适合医学，因为所有人都是不同的，所有疾病都是不同的。”

不过，真正的3D生物打印到目前为止尚未成为现实。Hessel表示，研究人员正努力使用3D打印机大批量生产能发挥机能的生物材料。Gentry也表示，她团队面临的一个最大挑战在于，证明并扩大实际生物材料的产量。

不过Gentry对此非常乐观。她认为，他们的工作不仅通过3D打印制造结构化生物材料，还能使这些材料变得更好。她预计未来将可以买到这样的产品，例如 采用碳纤维来加固的木材，或是安装了纳米铜线从而改变导电性能的木材。未来，她们希望可以打印出可以供全人类正常使用的3D打印活性细胞材料。