不同材質(zhì)的打印材料可以極大地拓展 3D 打印的適用范圍，在科學(xué)家的創(chuàng)新之下，3D打印機(jī)即使面對(duì)活生生的細(xì)胞，也可以操控自如，打印出更具活性，成功率更高的人體組織，更可為將來(lái)打印出功能健全的肝臟或者腎臟提供技術(shù)。

    本文為作者 David Rotman 發(fā)表在 MIT TechnologyReview 上的文章。

    突破點(diǎn)：3D 打印使用多種材料可以制造出帶有血管的生物組織。

    突破理由：根據(jù)功能采用不同材料可以打印出人造器官和創(chuàng)新的人造部件。

    主要參與者：哈佛的 Jennifer Lewis、普林斯頓的 Michael McAlpine 和劍橋的 Keith Martin。

    雖然說(shuō) 3D 打印最近幾年異?；馃?，但是它的應(yīng)用范圍卻很有限。3D 打印可以用來(lái)打印復(fù)雜的物體，但是材料卻只限塑料。即便是擁有非常先進(jìn)的層疊制造工藝的 3D 打印廠家，也只是用金屬來(lái)打印零部件。但是，如果 3D 打印機(jī)可以同時(shí)使用多種材料來(lái)打印，比如說(shuō)活的細(xì)胞或者半導(dǎo)體，根據(jù)需求混合、精準(zhǔn)打印，會(huì)發(fā)生什么？

    哈佛大學(xué)的材料科學(xué)家 Jennifer Lewis 正在開發(fā)的化學(xué)材料和 3D 打印機(jī)可以使上述目標(biāo)成真。她從物體的最底層開始按照需求一層一層地網(wǎng)上堆疊材料，比如說(shuō)能導(dǎo)電的材料或者是光學(xué)通道。這意味著 3D 打印技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多材料混合打印，可以根據(jù)環(huán)境發(fā)生變化。“融合形式和功能，這就是 3D 打印的下一個(gè)里程碑。”

    普林斯頓大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)成功地打印出了仿生耳朵，包含了生物組織和電子部件；劍橋大學(xué)的研究者也打印出了用視網(wǎng)膜細(xì)胞組成的復(fù)雜眼球組織。在這些卓越的 3D 打印進(jìn)步事件中，Lewis 的實(shí)驗(yàn)室憑借其采用的多種材料以及可打印物體種類而顯得更加優(yōu)秀。

    去年，Lewis 和她的學(xué)生向外界展示了他們的技術(shù)可以打印極小的電極以及其他鋰電池需要的組件。他們還可以打印運(yùn)動(dòng)員用的塑料貼片，上面包含了多種傳感器，可以檢測(cè)腦震蕩，測(cè)量其危害程度。最近，她的團(tuán)隊(duì)打印出了包含復(fù)雜血管的生物組織。為了完成這一目標(biāo)，研究者們需要研制出多種類型的細(xì)胞“墨水”，以及支撐組織矩陣的材料。該技術(shù)成功解決了制造用于臨床測(cè)試或人體器官移植的人工組織的一大難題：如何讓血管系統(tǒng)中的細(xì)胞存活下來(lái)。

    Lewis 創(chuàng)新的秘訣就在于在 3D 打印的時(shí)候能掌握各種墨水之間不同的特性。每一種墨水都是一種不同的材料，可以再室溫環(huán)境下打??；不同的材料有不同的問(wèn)題需要克服，比如說(shuō)如果用打印噴嘴來(lái)打印，就會(huì)破壞細(xì)胞。所以，打印所需的材料在一定壓力下從噴嘴中擠出來(lái)，這樣問(wèn)題就解決了（注：傳統(tǒng)3D打印是將塑料融化后堆疊）。

    在還沒有加入哈佛大學(xué)之前，Lewis 在伊利諾伊大學(xué)研究 3D 打印技術(shù)就已經(jīng)超過(guò) 10 年了，她曾經(jīng)用過(guò)陶瓷、金屬納米顆粒、聚合物以及其他非生物材料。在加入哈佛大學(xué)之后她建立了自己的實(shí)驗(yàn)室，第一次嘗試用生物細(xì)胞和組織來(lái)打印物體，她希望能像用塑料打印物體一樣來(lái)操控這些具有活性的物體。這種想法以前聽上去有些天真，但是現(xiàn)在她做到了。能在 3D 打印的人體組織中加入血管是制造人造器官的重要一步。Lewis 說(shuō)：跟細(xì)胞打交道“真的很復(fù)雜，在外面打印出功能正常的肝臟或者腎臟之前，還有許多事需要我們?nèi)プ?。我們現(xiàn)在只是邁出了第一步。”