按下打印键,造人
每台喷墨打印机都有一个喷头,喷头上密密麻麻满布着小孔,孔径小得几乎看不到。当你按下“打印”键时,喷头在纸张上移动,而且在合适的地方挤出一小滴墨水。这个过程循环往复,很快就可以看到打印机吐出一张印好的纸张。
这种技术已经出现许多年了,而这种原理也被用在了其他许多地方。比方说,2008年7月,英国巴斯大学的艾德里安·鲍耶和新西兰科学家维克·奥利弗就公布了一个可以自我繁殖的机器人“RepRap”,它生产“下一代”的方式和喷墨打印机的原理毫无二致,唯一有些区别的就是它的打印喷头能够在水平和垂直两个方向上移动,从而塑造出三维的形象。这个机器人,实际上就是一台预设程序的三维打印机。
从用三维打印机打印机器人的部件到打印人的“部件”,距离并不遥远。2009年3月,瑞士伯尔尼英塞尔医院的克里斯丁·温莱德(Christian Weinand)博士和他领导的一个研究小组,成功地让小鼠身上生长出了尺寸精确的人拇指骨,而使用的最主要的工具就是三维打印机。他们在打印机原料盒中装入的原料是三钙磷酸盐和一种聚乳酸,用这些人体基础元素就可以构架出表面有许多小孔的骨骼支架。然后他们从骨髓中提取出CD117细胞,并且将它们放进支架上的孔洞中,再加上足够的营养成分。CD117会发育成造骨细胞,最终降解掉原来的支架而形成新的骨骼。于是,我们就看到了一只后背上支棱着一节拇指骨的小老鼠活蹦乱跳,和十年前那只后背上长了个人耳朵的老鼠相映成趣。
“理论上,我们可以制造任何骨骼,”温莱德博士说,“不过我们需要获得精确的三维图像才行。”
布莱恩·德贝(Brian Derby)教授也抱持着这一观点,而且还向前迈了一大步。德贝是英国曼彻斯特大学的研究人员,从几年前就开始尝试使用喷墨打印机来制造人体组织了。他已经用喷墨打印机打印出了人类皮肤,墨盒里装满的不是墨水,而是人体活细胞。他们以打印机的打印精度精确地堆叠这些细胞,最终变成了活的人体组织。经测试,这种从打印机喷嘴发射出来的细胞,成活率居然高达95%以上。这可真是美容行业的福音啊,想想那些需要植皮和想要看起来更年轻一些的人们吧。
更重要的是,这种技术也同样可以应用在其他类型的细胞上,例如肌肉,甚至是器官。美国克莱姆森大学生物工程系的托马斯·波兰(Thomas Boland)教授在这方面做了领先性的工作,他的学生袁玉宇将这项技术带回了中国,在广州成立了一家医学科技公司,并且希望能够以此挖掘出一个崭新的金矿。现在他们已经送了一些样品给中国食品药品监督管理局指定的检测机构进行检测,如果顺利,可能在2010年进行临床试验。
现在在这一领域碰到的主要麻烦是,和软骨相比,血管、肌肉这样的组织更加复杂,不是一种细胞就可以胜任的。举例来说,血管壁分成截然不同的三层,将其精确排列、保证其成活,以及让软塌塌的细胞维持我们想让它们构成的形状,这些都是问题。日本国立富山大学理工学研究部教授中村真人(Makoto Nakamura)正在从事这方面的研究,现在他已经成功利用活细胞制成一条直径1毫米、含有两种不同细胞的双壁管道,这类似人体血管的3层结构。“这就像在微观层面建造摩天大楼。”中村真人说。他的理想是能够打印出心脏来,但是也对这一宏大构想抱持着谨慎的乐观态度——毕竟他们现在每分钟只能制造一厘米多的人工仿血管,而血管和心脏的复杂性比起来,不啻天渊之别。“(打印心脏)也许要花20年。”
无论如何,当打印的自体器官可以轻易获得时,必然会给医疗行业带来翻天覆地的变化。这种人造器官不需要涉及克隆人那样的伦理问题,自体移植也完全不用担心排异反应,人们甚至还可以在打印之前就对器官进行更好的设计以让其适应人体。虽然道路坎坷,但是这种技术的前途无比光明。人类将有史以来第一次可以轻松拥有自己身体任何部位的备份,在某种意义上,人类将成为和其他生物完全不同的另外一个物种——一个脱离了自然命运的物种。当这种打印人体组织的方式成为主流的时候,也许有人会带着自己打印出来的鼻梁骨去找整形医师,也许会有人在家打印出奇形怪状的宠物,斯芬克斯和鹰翼狮身蝎尾兽这种传说中的动物都可能重现人间。
也许下一个世代的创世神话是这样开始的:上帝对自己的设计很满意,然后,他按下了“打印”键……