六大生物3D打印 全面“颠覆”产业未来

　　 如今，越来越多的3D生物打印技术走近了人们的视野，在国际3D打印产业发展大潮的推动之下，也进一步踏入了商业化的行列。随着这些技术的不断成熟，它们将“颠覆”你的未来！

　　欧莱雅的3D打印皮肤商业化

　　将此项技术投入商用是令不少观察者惊讶的，不过这个新闻起码让动物保护者们又松了一口气。这是一次化妆品公司和硅谷的合作。欧莱雅美国和生物3D打印公司 Organovo最近宣布，他们共同研发出了非常接近真实人体的皮肤组织，而欧莱雅要用它们来测试产品。 Organovo的技术主要是先建立特定组织的设计架构，然后再用“生物墨水”，其实也就是细胞来打印组织，这项技术还允许组织垂直打印并形成分层。

　　据Wired报道，在和Organovo合作之前，欧莱雅其实已经有使用体外皮肤组织的业务了，但它依然选择尝试更新、更有效的技术，而且新技术还有可能降低生物工程的成本。不仅如此，欧莱雅的这项举动倒是会赢得不少动物保护者的好感，据欧莱雅科技孵化器全球副总裁 Guive Balooch对《女装日报》表示：“ 很久以前，我们就不用动物做实验了，而是转用很多预测模型或是工程皮肤组织来测试。创意让我们能够测试更多不同的分子以及有毒成分的副作用，以保证安全和疗效。”

　　化妆品测试的问题一度在中国也比较敏感，因为进口化妆品需要进行动物实验。不过欧莱雅称公司已经和中国权威组织展开了合作，以尝试和改变监管框架，让中国在化妆品行业的标准并符合国际要求，能够寻找到代替动物测试的方法。2014年开始，中国已经开始减少动物实验的依赖，国内生产美容产品的公司可以选择不同的测试方法，但进口品牌依然要经过动物实验。3D打印技术也为欧莱雅开拓了更多可能性空间，它可以根据人们的需求定制色彩、形状等不同产品，比如一个顾客就喜欢星巴克绿，那它可以用仿真皮肤看看这个绿色抹在眼皮上到底好不好看。欧莱雅认为，这项新技术如果能够让品牌的更新速度、创新能力和供应链都会得到改善，科技就是未来。不过据Wired称，也有人猜测欧莱雅集团是否在挖掘一个新的市场，可以在烧伤病人等医疗领域有所涉猎。

　　Organovo携手UCSF的3D生物打印骨组织技术

　　6月13日，全球知名的3D生物打印技术公司Organovo宣布与加州大学旧金山分校（UCSF）进行合作，开发可用于骨骼疾病研究的3D生物打印组织。据悉，两家机构的此次合作是Methuselah基金会促成的，这也是Methuselah基金会正在进行的大学3D生物打印项目（University 3D Bioprinter Program）的一部分。目前，在全世界，肌骨骼疾病是导致残疾的第二大原因，而每1万个新生儿中就有2.4人受到遗传的骨骼失调的影响。而更好地了解骨骼成分和构造对于骨疾病的体外建模以推动骨骼生长和修复药物的开发至关重要。

　　Organovo公司董事长兼CEO Keith Murphy认为与世界级研究机构的伙伴关系将可以加速他们在寻找一些重要疾病的疗法以及治疗性可植入组织的开发方面进行的开创性工作。而此次与UCSF的合作将结合双方的技术专长，将在这个研究方向上迈出的重要一步。在Methuselah基金会的鼎力支持下，研究人员能够利用Organovo的强大技术平台实现重大突破。

　　参与此次合作的还包括UCSF的Tamara Alliston、Chelsea Bahney、Jeff Lotz和Robert Nissenson等人的实验室。在Methuselah基金会的大学3D生物打印机的计划之下，该基金会至少向几家研究机构的Organovo生物打印研究项目捐赠了50万美金。这笔资金将包括3D打印机成本以及一些重要的研究预算。

　　电活性聚合物3D打印人造肌肉诞生

　　忘了钢铁和铝金属吧！明天的机器人有可能被压扁、拉长或还可以掐一掐。这种全新的机器人装置——部分来自于新型的软机器人领域——与传统机器人相比有不少的优势。软机器人可以更容易在有限的空间辗转腾挪。它们可以更好地与人类进行交互，这使得他们可以成为老年人的出色助手。有一天，它们甚至可能会导致高科技人造肌肉的出现——这足以改变全世界数以百万计的残疾人士的生活。

　　这项新发明来自犹他大学的博士研究生James Carrico的一个眼睛，他展示出了一个小小的3D打印离子聚合物—金属复合软机器人手。不过，据James Carrico介绍，要创建人工肌肉不仅要开发一种强大、有弹性的材料，而且要搞清楚如何精确地控制和巧妙地制造它。这就是内华达大学拉斯维加斯分校的Kwang Kim和他受到美国国家科学基金会（NSF）资助的团队的研究目标。Kwang Kim领导者一个由来自不同机构——4所美国大学再加上日本和韩国的研究机构——的科学家组成的研究团队，该团队的具体目标是将一种新型的聚合物材料转化为人造肌肉。NSF通过其下面的国际研究和教育合作关系（PIRE）项目对其提供了资金支持，PIRE主要在科学和工程的所有领域支持创新的全球研究合作。

　　据了解，参与该项目的韩国科研机构为韩国先进科技研究院（KAIST），日本的则是国家先进工业科技研究院，这两家机构都以在机器人技术领域过硬的专业知识而闻名。（比如KAIST在最近就赢得了由美国国防部高级研究项目局主办的机器人挑战赛。）不过，软机器人学的巨大挑战之一就是寻找合适的材料。它必须要软，但它也要能产生足够的动力来做很多不同的事情。目前，Kim的团队正在使用的是一种叫做离子聚合物-金属复合物的合成材料，这是一种具有电活性的聚合物——这就意味着将电力通过该材料时会使它改变形状。

　　对于机器人来说，它必须能够移动、必须能够感知。传统的机器人通常使用电动马达来完成前者，而在这个项目中，需要借助电活性聚合物本身实现机器人的运动。除此之外，电活性聚合物也可以用于感知运动，这使它们非常适合用于软机器人。Leang和他的同事们还设计了一种方法来3D打印这种材料。他在整个研究中负责的部分是如何扩大这种3D打印制造方式，以及找到方法更好地控制聚合物的运动。而别人则致力于更好地理解——和改进——高分子材料，使其更具反应性、强度更高和更经济。需要指出的是，该项目是在去年秋天得到的NSF的资助，仍然处于早期研究阶段。Kim称软机器人本身仍然是一个较新的领域，他自己从事对电活性聚合物的研究已经有接近20年了。

　　科学家首次在零重力状态下3D打印出人类组织

　　2016年6月14日，在墨西哥湾3万英尺高空的一架零重力公司（Zero Gravity Corporation）的飞机上，科学家们成功地在零重力状态下3D打印出第一个可用的心脏结构。负责这个项目的公司是来自于美国南印第安纳州的Techshot，该公司是美国宇航局的长期技术承办商，已经有了25年的历史，主要致力于开发航空航天、国防和医疗领域的新技术。零重力公司是唯一一家得到联邦航空管理局（FAA）批准的可以在美国提供失重飞行服务的公司。另外，这个项目的参与者还包括工业级3D打印机制造商nScrypt，以及生物墨水供应商 Bioficial Organs。该研发团队希望这个项目不仅能够使科学家们在太空中制造出可以在地球上移植的器官，而且能够继续支持这项太空计划。据了解，在这个3D打印过程中使用的是成人干细胞。

　　在地球上，3D生物打印往往需要使用粘稠的生物墨水来提供结构性支撑，这种墨水中会包含化学物质和其它材料。但是如果在太空中打印组织的话，就能够使用更加精细的打印头和低粘度的生物墨水，这些墨水中只包含创建健康器官所需要的生物材料即可。一台安装在太空里的3D生物打印机很有希望成为人类健康事业的一个重要的颠覆者。据了解，Williams是这架零重力飞机的乘客之一，他与Techshot公司执行副总裁兼首席运营官 John Vellinger一起，在试验过程中帮助操作3D生物打印机。

　　据悉，此次试验收集到的数据将使得Techshot及其合作伙伴能够开发出一款更小、更坚固的3D生物打印机，而且这台机器有可能会在明年一月份搭乘Blue Origin公司的亚轨道飞船。根据计划，研发团队希望能够在2018年打造出一台能够打印更为复杂组织的生物打印机并将其送上国际空间站。在去年年底的时候，Techshot曾经宣布它开发出了一种方法可以使用患者自己的干细胞来制造大型的人类血管。不过该公司宣称，他们在失重飞机上测试的技术要比这精细得多。他们打印的细胞层比头发还要薄好多倍。

　　用3D纳米打印复制脑神经网络的项目

　　无所不能的3D打印技术似乎正在向脑科学领域渗透。就在两周前，我们曾经报道过苏格兰的科学家们正在使用3D打印的脑肿瘤复制品来推动对癌症的研究。而如今，英国阿斯顿大学（Aston University）的研究人员走得更远：通过MESO-BRAIN项目，他们将使用3D纳米打印的支架构建出人工神经网络，并将其用于研究大脑发育和疾病。

　　6月9日，MESO-BRAIN研究团队称，他们已经收到了欧盟委员会通过其未来和新兴技术（FET）资助项目拨付的330万欧元研究资金。据了解，MESO-BRAIN项目将使用人类诱导多能干细胞在一种轮廓分明、重现性好的3D支架上分化成神经元，以支持可以模拟人类大脑活动的人类神经网络的发展。研究人员们称，这种结构是根据一种基于大脑皮质模块设计的，在制造过程中，研究人员使用纳米级3D激光打印技术打印出该结构，并融入纳米电极以实现对神经网络的电生理分析。

　　MESO-BRAIN项目还计划使用一种基于光片照明的快速容积成像技术进行光学分析，从而在整个3D网络中实现细胞级的分辨率。据悉，该项目的目标包括模拟大脑活动，提高对包括帕金森病、老年痴呆和大脑 损伤在内的诸多脑部疾病的认识和治疗。MESO-BRAIN还有望实现大规模基于 人类细胞的检测，以测试药理学和毒理学化合物对神经网络活动的调节性影响。研究人员们认为，更多与生理有关的人体模型的使用会增加药物筛选效率，和减少对动物实验的需要。MESO-BRAIN项目将于今年9月份正式启动，预计研究期限将超过3年。据了解，MESO-BRAIN项目的研究工作将由阿斯顿大学领导，其他参与的机构还包括Axol Bioscience公司、汉诺威激光中心、巴塞罗那大学、光子科学研究所和KITE Innovation等。PET是欧盟委员会研究与创新资助框架计划——“地平线2020”（Horizon 2020）的一部分，根据这项计划，欧盟将会在7年之内（2014—2020）向科研领域投入800亿欧元。

　　Nano Dimension申请3D打印干细胞专利

　　众所周知，Nano Dimension（ND）是电子3D打印界的大咖。不久之前，刚刚报道了他们通过与生物技术公司Accellta结盟正式进入生物3D打印界的消息。现在，仅仅几天后，这家以色列公司就在这方面又向前迈进了一步—他们刚刚申请了一项3D打印干细胞的美国专利，旨在通过使用干细胞和生物墨水实现人类组织器官的3D打印。

　　据了解，这项专利的主要内容包括：通过核磁共振（MRI）和CT两种扫描技术来创建组织器官的3D数字模型；可3D打印组织器官的生物学结构；以及采用了特殊算法，用来分析这些结构的专用软件。尽管这项专利距离真正实现还有很长一段路要走，因为其的基础是ND当前主要应用于电路3D打印的喷墨技术，以及Accellta公司正在进行概念验证的干细胞3D打印机，不过考虑到ND和Accellta强大的研发力量，以及当前生物3D打印产业的火爆程度，这种尝试还是很有意义并且值得期待的。