兩位來自斯坦福大學的研究人員Lynn Rothschild和Diana Gentry長期專注于3D打印技術(shù)的研究，目前希望通過一小塊生物細胞來制造出更大體積的生物材料，比如木材和牙釉質(zhì)。權(quán)威人士認為，這種3D生物打印有著巨大的潛力，未來甚至有可能被廣泛用于使用特定工程細胞去制造食物和人體組織。Rothschild和Gentry認為，這些在實驗室中制造的所謂“合成生物材料”不僅可以幫助醫(yī)生和火星宇航員，還能改變用戶制造并使用木板等傳統(tǒng)材料的方式。

       Lynn Rothschild

     Diana Gentry

   在去年10月份兩人接受了來自NASA“創(chuàng)新先進概念項目”的10萬美元投資用來進行自己的研究。她們最終證實了一種能實現(xiàn)細胞排列的3D打印工藝，最終生成非活性的結(jié)構(gòu)化生物材料，例如木材、骨骼中的礦物元素，以及牙釉質(zhì)。她們正在建設(shè)一個天然細胞的數(shù)據(jù)庫，改進選擇細胞去生成材料的工程工藝，并開發(fā)硬件用于這種3D打印。簡單的說，未來3D打印機將很快成為硬件商店，肉鋪甚至是牙科診所。

   “細胞組成了世界上的大量產(chǎn)品，包括羊毛、絲綢、橡膠和纖維素等，更不要說肉類和植物產(chǎn)品，以及我們每天食用的食物。” Rothschild表示，“許多這些產(chǎn)品都是由細胞組成，因此在前往火星時，你將不再需要奶牛、綿羊，甚至蠶和樹。你可能希望絲綢或木材有著較好的外觀。因此，與其使用完全有機的方式去制造，為什么不試試使用非常精密的方式去實現(xiàn)？這或許是在地球上進行制造的更好的方式，即打印細胞陣列去構(gòu)成這些產(chǎn)品。”

    Rothschild和Gentry的設(shè)備與使用基本3D打印機打印產(chǎn)品不同。她們將3D打印作為一種技術(shù)手段。在她們的環(huán)境中，細胞被放置在帶某種化學信號的凝膠里，并通過壓電打印頭來排列細胞，從而構(gòu)成基于凝膠的3D模式。

    之前，舊金山的一家名為Organovo的公司已經(jīng)可以通過較低分辨率的打印來制造活體組織，供醫(yī)學研究和疾病治療使用。而另一家Modern Meadow公司則同時開發(fā)出了一種新工藝，可以使用3D打印技術(shù)去打印皮革和可食用的肉類。另外美國康奈爾大學的研究團隊在2013年同樣對外展示了通過3D打印技術(shù)制造的合成耳朵?？磥砣蚋鞯?D打印活體細胞組織的趨勢已經(jīng)變得越來越明顯。

    生物技術(shù)分析師Andrew Hessel表示，3D生物打印的興起是一個“前景廣闊的領(lǐng)域”，許多研究人員“正同時關(guān)注這一領(lǐng)域的不同方面”。不過這些研究也帶來了爭議。市場研究公司Gartner近期預計，使用3D打印來制造活體組織和器官將很快引發(fā)倫理學爭議。

    Hessel認為，最復雜的3D生物打印研究需要用到細胞工程。例如，類似Organovo的公司并不對細胞本身進行工程開發(fā)，而是在細胞生長過程中對其進行排列，從而構(gòu)成能發(fā)揮機能的組織。另一些團隊則專注于尋找操縱打印模型的方式，從而以更快的速度、更低的成本來操縱細胞。

    加州大學圣迭戈分校納米工程系教授Chen Shaochen認為，3D打印將對醫(yī)學界產(chǎn)生巨大影響。“3D打印并非用于大規(guī)模生產(chǎn)，例如制造計算機芯片。”他表示，“這種技術(shù)可以用于個性化的、針對特殊病人和消費者的產(chǎn)品。因此我認為這非常適合醫(yī)學，因為所有人都是不同的，所有疾病都是不同的。”

    不過，真正的3D生物打印到目前為止尚未成為現(xiàn)實。Hessel表示，研究人員正努力使用3D打印機大批量生產(chǎn)能發(fā)揮機能的生物材料。Gentry也表示，她團隊面臨的一個最大挑戰(zhàn)在于，證明并擴大實際生物材料的產(chǎn)量。

    不過Gentry對此非常樂觀。她認為，他們的工作不僅通過3D打印制造結(jié)構(gòu)化生物材料，還能使這些材料變得更好。她預計未來將可以買到這樣的產(chǎn)品，例如采用碳纖維來加固的木材，或是安裝了納米銅線從而改變導電性能的木材。未來，她們希望可以打印出可以供全人類正常使用的3D打印活性細胞材料。