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移民火星不用載樹過去,帶一台 3D 列印機就可以印木頭了

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來自史丹福大學的兩位研究人員 Lynn Rothschild 及 Diana Gentry 長期專注於 3D 列印技術研究,她們致力於以 3D 列印製造出生物材料,如木材和琺琅質;專家直言這類的生物材料 3D 列印有非常好的發展前景,未來可期利用特定的工程細胞製造出食物和人體組織。Lynn Rothschild 和 Diana Gentry 表示目前實驗製造出的「合成生物材料」,在未來不僅能夠應用在醫療和火星探險上,還能夠改變人們製造和使用木材這類傳統材料的方式。

在 2013 年秋季,Rothschild 及 Gentry 獲得了來自 NASA 創新先進概念計劃案 10 萬美元的研究經費。她們指出有望能夠在今年 10 月證明她們的實驗假設,那就是實現透過細胞排列方式的 3D 列印技術,用以製造出非活性的具結構生物材料,像是木材、骨骼中的礦物質和琺琅質。她們目前正在創建龐大的自然細胞資料庫,用以提高選擇細胞製成生物材料此技術的成熟度;生物材料 3D 列印技術硬體設備的研究也同時在進行中。

簡而言之,3D 列印技術在不久就能成為你的五金工具店、肉販和牙醫。Rothschild 說道:

在地球上,細胞製造出了數不清的產品,從羊毛、綢緞、橡膠到纖維素,更不用說肉類、植物和我們食用的所有東西。這些東西都是由細胞製造出來的,所以即使你現在火星上想要絲綢或木頭,不需要把牛、羊、蠶寶寶或樹帶到火星上,只需透過細胞排列 3D 列印技術的方式來製造這些產品;就算是在地球上,這方式也是比較好的。

Rothschild 和 Gentry 所開發的技術和一般直接製成產品的 3D 列印不同。她們將細胞打入某種具有化學信號的凝膠中,再經由壓電列印頭排列生成細胞陣列,構成凝膠形態的 3D 模式。

目前不單單只有 Rothschild 和 Gentry 在研發這類的生物材料 3D 列印,全球 3D 生物材料列印研究有興起之勢。之前位於舊金山的 Organovo 公司已經以列印方式製造出活體組織,用於醫學和疾病治療研究;Modern Meadow 公司發展 3D 列印皮革和食用肉品;而學術單位美國康乃爾大學研究團隊在 2013 年展示以 3D 列印技術製造的合成耳朵。

  • 3D 列印製造活體組織與器官,引起爭論

Autodesk 的生物技術分析師 Andrew Hessel 表示目前 3D 生物材料列印研究仍有許多方向可以開拓;個別的研究人員致力於此領域裡的各個不同面向。不過這些研究發展的同時也帶來了爭議;市場研究公司 Gartner 指出在使用 3D 列印製造活體組織和器官,很快就會引起各界對此在倫理道德上的爭論。

Hessel 指出 3D 生物列印研究中最複雜的就是細胞工程;Organovo 公司所專注的就不在細胞工程上,而是在細胞生成時排列細胞,由此構造生成出能夠具有機能的組織;其他部分團隊把重心放在研究列印模型的方式,希望能開發出更快速、更低成本的方式來操縱細胞。而像 Rothschild 和 Gentry,她們是真正在學習如何操縱細胞的研究團隊,她們應用了 3D 列印技術,因為那是在生長板上揀選和放置特定物質最好的方式。

  • 3D 列印未來將對醫療界造成影響

加州大學聖地牙哥分校奈米工程系教授 Chen Shaochen 認為 3D 生物列印技術將對醫療界造成巨大的影響,因為 3D 列印技術不適用於大量生產,如電腦晶片;而是在客製化產品,能針對特殊病人和消費者做設計;非常適用醫學用途,因為所有人、所有醫療個案都是不同的。

不過至今 3D 生物列印的技術尚為成熟到可以應用在實際用途,Hessel 表示目前研究人員正在努力如何讓 3D 列印表可以大量生產出具機能性的生物材料;Gentry 也坦言她們目前最大的挑戰就是如何證明及提高實際生物材料的產能。

但對此 Gentry 樂觀的表示,她們的工作不單單是利用 3D 列印製造生物材料,而還要讓這些產出的產品變得更好。她認為未來的五金商店賣架上將會販售著以碳纖維加固,或是配裝了奈米銅線可改變導電性能的木材。她說:

我想看到我為人們可用來製造產品的材料類別裡,加上一組新的材料類別,讓人們使用。

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(資料來源:TechCrunch;圖片來源:mothernaturevideos, CC Licensed)

Source: techorange.com

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