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我们能在太空中生物3D打印器官吗？

来源：爱乐趣网时间：2020年11月20日 15:49

原标题：我们能在太空中生物3D打印器官吗？

你知道吗？3D打印人体器官的最佳地点其实是在太空。

2019年，科学家为国际空间站开发了一台“3D生物制造设备”。这是世界上第一台能够在太空中制造人体组织的3D打印机，于2019年7月搭载货运飞船到达国际空间站。

△Techshot与nScrypt合作的生物3D打印设备

在无重力条件下打印人体组织听起来很酷，但科学家们为什么会做这样的尝试呢？

我们的身体有78个器官，它们和谐地工作，使我们每一天、每一年都能维持正常的生理功能。然而，总是会有那么一天，我们的某个身体组件可能会失灵或损坏，无法再保持健康的状态。

我们有时可以通过药物或手术来修复，有时则无法保留原有的器官，更换便成为唯一的解决方案。这些受损或功能失调的器官会被捐献者提供的健康器官所取代。

然而，有太多的病人需要器官，但却没有足够的器官捐赠者。器官短缺是一个世界性的大问题。为了解决这些非常现实的问题，科学家正在尝试3D打印生物组织。

生物打印——打印活组织

生物打印是3D打印技术的形式之一，更确切地说，便是打印活组织。生物墨水由干细胞和供其生长的营养物质组成，在打印时被一层又一层地添加到支架上。在打印完成后，器官被放置在生物反应器中，在那里进一步成熟，形成一个功能正常的器官。

在《碟中谍》系列电影中，IMF小组也使用了同样的技术来打印面罩。但事实上，这项技术还没有电影中呈现的那么先进。

地球的问题

生活在地球上的所有生命都受到无处不在的重力影响，这种影响甚至可以到达细胞。对细胞而言，重力其实很重要，因为它指导着氧气和营养物质在细胞内的流动和分配。不过，地球的重力也给生物打印带来了两个问题。

首先，重力使细胞层变平。在细胞和组织生长的过程中，重力会使它们压缩，迫使它们在层叠形成扁平的二维层。这并不是器官自然发育的方式。

其次生物打印需要支架。支架可以充当模具，使细胞层能够正确地自我成形，并为器官提供结构支撑，但这是一项巨大的挑战。如果没有这种支架，用于打印这些软组织的细胞很容易在自身重力的作用下崩塌。那么，如何才能不用这些支架呢？

解决方案：太空

研究人员绞尽脑汁，希望找到一种不用支架来制造微小组织的方法。20世纪70年代，美国国家航空航天局的研究人员想到，可以利用太空来解决这个问题。

为了验证这一假设，美国国家航空航天局开发了滚筒式生物反应器，一种用来模拟微重力的培养容器。事实证明，研究人员是对的！然而，大规模应用表明，这种技术相当冗长和昂贵。一个更简单的选择是将生物打印技术转移到太空。

在距离地球表面400公里的地方，也就是国际空间站所在的位置，重力明显减弱。因此，在国际空间站上，生物打印复杂和脆弱的组织变得容易得多。

把器官从太空运到地球

把器官从太空运送到地球后，重力的增加会对这些生物打印的组织结构施加很大的物理压力。Techshot是一家与美国国家航空航天局合作设计BFF的公司，开发了一种细胞培养系统，可以使组织变硬，使其在一定程度上抵抗重力的影响。

此前在太空实验中生物打印的甲状腺和软骨组织将被运回地球，进行进一步的测试。研究人员将观察这些器官和组织的内部结构，并了解空间运输对它们的影响。目前，我们仍在等待结果。

远距离太空旅行和行星探索是人类一直以来的梦想，而成功完成生物打印项目对实现这一梦想至关重要。据估计，单程前往火星就需要500天左右。如果宇航员在那段时间内发生紧急医疗事故，很可能就无法返回并导致任务中止。因此，用于再生医学目的的生物打印对于长期太空旅行的宇航员来说至关重要。

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