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隊自主研發(fā)的新型裝備——“連續(xù)纖維增強復(fù)合材料太空3D打印裝備”，這是我國首次太空3D打印實驗，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打印實驗。

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生物打印實驗。他們利用國際空間站上的生物3D打印機（BioFabrication Facility，BFF），在非營利性的日內(nèi)瓦基金會和美國衛(wèi)生科學統(tǒng)一服務(wù)大學（USU）的幫助下，對人類膝關(guān)節(jié)半月板進行了3D生物打印，作為4D Bio3計劃的一部分。這項突破性的實驗是長期計劃的一部分，該計劃希望有朝一日在微重力的太空中制造出先進的軟組織和整個器官。

△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是世界上第一臺能夠在太空中制造人體組織的3D打印機。它使用多能干細胞，通過精確地組織幾微米寬的生物墨水的細小層，以特定的模式生成有生命力的組織。這些干細胞經(jīng)過一段時間的培養(yǎng)，分化成所需的人體細胞，最終形成組織培養(yǎng)物。由于地球上的引力相對較強，這在地球上是極難實現(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坍塌，給研究人員留下的是一團亂七八糟的細胞連接的液體。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。

實驗的高級研究科學家Joel Gaston博士表示："事實證明，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)瓦基金會統(tǒng)計，半月板損傷是軍隊中最常見的骨科損傷之一。當膝關(guān)節(jié)半月板撕裂時，它就會失去減震功能，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，這與軍人服役時的劇烈運動有關(guān)。通過進一步發(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離 "祖國 "醫(yī)療資源的偏遠地區(qū)的美國軍人。

4D生物項目主任Vincent Ho博士解釋說："去年夏天，我們在非洲沙漠高溫下進行的第一次試點研究中，成功地3D打印了手術(shù)器械、生物活性繃帶、解剖學模型和人體半月板組織。在第二項試點研究中，我們預(yù)計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)驗教訓。我們未來計劃在叢林、水生、北極和高空環(huán)境中進行類似的實驗。"

軍事演習對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打印方面的進展如何呢？請看南極熊此前發(fā)布的總結(jié)：俄羅斯宇航員太空生物3D打印進展


編譯自：3dprintingindustry