美國在太空中3D打印人類膝關(guān)節(jié)半月板

前幾天，南極熊報(bào)道了中國3D打印上天的新聞，在此次新一代載人飛船上還搭載了一件完全由我國科研團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的新型裝備——“連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料太空3D打印裝備”，這是我國首次太空3D打印實(shí)驗(yàn)，也是國際上第一次在太空中開展連續(xù)纖維復(fù)合材料的3D打印實(shí)驗(yàn)。

與中國的研究方向不同，目前美國、俄羅斯等國家在太空中的3D打印研究主要圍繞著3D生物打印方面。2020年5月14日，南極熊獲悉，微點(diǎn)膠專家nScrypt和航天公司TechShot已經(jīng)成功地完成了太空中的功能性3D生物打印實(shí)驗(yàn)。他們利用國際空間站上的生物3D打印機(jī)（BioFabrication Facility，BFF），在非營利性的日內(nèi)瓦基金會(huì)和美國衛(wèi)生科學(xué)統(tǒng)一服務(wù)大學(xué)（USU）的幫助下，對(duì)人類膝關(guān)節(jié)半月板進(jìn)行了3D生物打印，作為4D Bio3計(jì)劃的一部分。這項(xiàng)突破性的實(shí)驗(yàn)是長期計(jì)劃的一部分，該計(jì)劃希望有朝一日在微重力的太空中制造出先進(jìn)的軟組織和整個(gè)器官。

△宇航員Andrew Morgan在太空中3D打印人類膝關(guān)節(jié)半月板，圖片來源：NASA

△Techshot與nScrypt合作的太空生物3D打印

太空中的3D生物打印

據(jù)記載，BFF是世界上第一臺(tái)能夠在太空中制造人體組織的3D打印機(jī)。它使用多能干細(xì)胞，通過精確地組織幾微米寬的生物墨水的細(xì)小層，以特定的模式生成有生命力的組織。這些干細(xì)胞經(jīng)過一段時(shí)間的培養(yǎng)，分化成所需的人體細(xì)胞，最終形成組織培養(yǎng)物。由于地球上的引力相對(duì)較強(qiáng)，這在地球上是極難實(shí)現(xiàn)的（到目前為止是不可能的）。在地球上，軟組織在自身重量的作用下會(huì)坍塌，給研究人員留下的是一團(tuán)亂七八糟的細(xì)胞連接的液體。在國際空間站上，地球的引力要弱得多，3D打印的軟組織能夠保持其形狀。

實(shí)驗(yàn)的高級(jí)研究科學(xué)家Joel Gaston博士表示："事實(shí)證明，人類軟組織（如心臟和其他器官）的制造已經(jīng)被證明是困難的。"

△Techshot與nScrypt合作的生物3D打印設(shè)備

3D打印半月板

據(jù)日內(nèi)瓦基金會(huì)統(tǒng)計(jì)，半月板損傷是軍隊(duì)中最常見的骨科損傷之一。當(dāng)膝關(guān)節(jié)半月板撕裂時(shí)，它就會(huì)失去減震功能，從而導(dǎo)致關(guān)節(jié)炎和膝關(guān)節(jié)疼痛。研究發(fā)現(xiàn)，軍人的半月板損傷比普通人高10倍，這與軍人服役時(shí)的劇烈運(yùn)動(dòng)有關(guān)。通過進(jìn)一步發(fā)展3D打印的半月板研究，研究人員可以用它來幫助駐扎在遠(yuǎn)離 "祖國 "醫(yī)療資源的偏遠(yuǎn)地區(qū)的美國軍人。

4D生物項(xiàng)目主任Vincent Ho博士解釋說："去年夏天，我們?cè)诜侵奚衬�高溫下進(jìn)行的第一次試點(diǎn)研究中，成功地3D打印了手術(shù)器械、生物活性繃帶、解剖學(xué)模型和人體半月板組織。在第二項(xiàng)試點(diǎn)研究中，我們預(yù)計(jì)將在國際空間站的太空中3D生物制造人類半月板，并在的挑戰(zhàn)和好處方面吸取寶貴的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。我們未來計(jì)劃在叢林、水生、北極和高空環(huán)境中進(jìn)行類似的實(shí)驗(yàn)。"

軍事演習(xí)對(duì)膝蓋來說是很辛苦的，圖片來源：The Stone Clinic。

那么，俄羅斯在太空3D打印方面的進(jìn)展如何呢？請(qǐng)看南極熊此前發(fā)布的總結(jié)：俄羅斯宇航員太空生物3D打印進(jìn)展


編譯自：3dprintingindustry