如果在太空打印皮肤……

阿列维公司的零重力挤出机用一个活塞（左）驱动注射器（右侧）

■ 刘霞

据《电气和电子工程师协会（IEEE）光谱》杂志近日报道，3D生物打印技术当前方兴未艾，研究人员已成功打印出人体皮肤碎片，但这项技术仍未进入临床阶段。相比之下，打印器官则是一项艰巨的任务，因为器官由多种细胞组成，并与血管和神经交织在一起。

而像生物打印机公司阿列维（Allevi）这样的公司正努力迎接这一挑战，该公司近日与已有两台3D打印机被送上国际空间站（ISS）的“太空制造”（Made in Space）公司建立了新的合作伙伴关系，希望能在微重力环境下打印生物材料，甚至器官，届时或能使太空生物医疗梦想照进现实。

两公司拟将3D生物打印机送入太空

想象一下，在前往火星的长途航行中，宇航员可能会受到可怕的灼伤，同时还会沾染化学物质，如果这时能打印出一片新皮肤，那么，对这名宇航员来说，这不啻为巨大的恩典。或者，在更遥远的未来，火星移民者可能患有肝功能衰竭，可以打印替代器官的医生将成为他生命的“守护神”。

人类目前的太空飞行能力和3D生物打印技术的现状都远远无法实现上述场景。3D生物打印是一种方兴未艾的技术：专门的3D打印机挤出生物材料和细胞，逐层构建组织。

有鉴于此，生物打印机公司阿列维与已有两台3D打印机被送上国际空间站的“太空制造”公司建立了新的合作伙伴关系，这是迈向实现上述科幻医学场景的第一步。

阿列维设计了“零重力”（ZeroG）生物挤出机，能在微重力下打印生物材料，两家公司希望开展合作，以确保它可以轻松插入空间制造公司位于国际空间站上的打印机内。阿列维公司首席执行官瑞奇·索洛萨诺说：“我们希望它成为宇航员的即插即用设备，帮助宇航员更好地了解生物材料在太空中的表现。”

为打印出水凝胶（一种通常用作细胞“支架”的生物相容材料）等生物材料，阿列维公司的零重力挤出机用一个活塞驱动注射器。关键是对挤出后将立即粘在一起的材料进行管理，这些材料的每一层会与前一层粘合，因此，打印机可以构造出具有所需几何形状的物体。

零重力生物挤出机只是一个概念证明，但两家公司似乎都确信，他们可以在不久的将来将挤出机送到国际空间站。索洛萨诺说：“我们在生物材料方面拥有丰富的经验；而太空制造公司知道如何将物品送到太空。”

太空3D生物打印的两大直接应用

一旦零重力挤出机集成到国际空间站上的打印机内，它将有几个更直接的应用。索洛萨诺表示，阿列维公司已经向世界各地的实验室分发了200多台打印机，他希望这些用户能够提出科学实验。他说，他们可以在国际空间站和地球上同时进行实验并比较结果。

关于生物材料在太空如何表现有很多有趣的科学问题。索洛萨诺说，例如，研究人员可以调查骨骼如何形成？在缺乏重力时会怎样？这对于在太空中度过更长时间的宇航员来说是一个重要问题。

另一个应用建立在太空制造公司推动的“使太空制造成为可能”的基础上，微重力将使得某些材料和产品的生产成为可能，这些产品无法在地球上生产和制造，但非常有用。太空制造公司正在国际空间站上试验制造光纤；制药公司默克正在培育可能对药物输送有用的晶体。

最大的挑战是材料

当然，就目前而言，在太空进行3D生物打印也面临诸多困难。

太空制造公司总裁兼首席执行官安德鲁·拉什解释道，在太空中进行3D打印需要仔细控制挤出过程，因为你不希望液滴飘走；还需要控制机器的工作温度；此外，微重力环境缺乏我们在地球上习以为常的对流，所以“很难保持热部件热和冷部件冷。”

但太空生物打印面临的最大障碍可能是材料。虽然阿列维公司应该相对容易获得许可将水凝胶等生物材料送到国际空间站，但要获得批准发送填充这些水凝胶支架的人体细胞将更加困难。索洛萨诺说：“我们需要弄清楚在国际空间站上处理细胞的限制是什么。”

此外，拉什表示，零重力挤出机将不得不花费一些时间在NASA的一个振动台上，“他们必须确保它能够在火箭飞往太空的过程中幸存下来。”