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3D“造人”困难重重 3D“造畜”了解一下

导读: 看上去,利用3D生物打印技术打印出一个完整的人体,而且能正常地为人所用是一件非常简单的事情。然而现实是,别说一点点积累细胞了,刚开始打印出的细胞群都不见得能存活下来。

3D“造人”困难重重 3D“造畜”了解一下

Netflix新剧《副本》出现了这样的一幕——劳伦斯的儿子利用便携式3D生物有机体打印机,先打印出细胞群,然后一点点积累,最后克隆出了自己爸爸的身体,再植入自己的堆栈(类似于记忆芯片),完美地“变身”为有钱的爸爸。

看上去,利用3D生物打印技术打印出一个完整的人体,而且能正常地为人所用是一件非常简单的事情。然而现实是,别说一点点积累细胞了,刚开始打印出的细胞群都不见得能存活下来。全世界生物打印领域的先驱Organovo 公司就曾经打印出人体肝脏,但这个肝脏仅仅只存活了40天。

当然,科幻剧里的情节并非不能在现实中上演,打造一个“假人”还是有可能的,但我们是否真的需要这项功能,或许可以再考虑一下。

3D“造人”,以他山之玉攻石

3D“造人”,关键是要突破2D的认识。目前,人们对微观世界的理解一直停留在二维水平,生物学家也很难从三维立体的角度去理解生命体里细胞、血管和神经之间的相互联系。

除此之外,即使我们观察清楚了三维的微观现象,3D生物打印技术依旧有着不足,比如生物打印材料如何量产,让生物“纸墨”达到“造人”的数量,以及如何让活细胞准确地排列在可打印凝胶中,并维持活性。

智能相对论分析师颜璇认为,这可不是简单的把菜种进土壤里的问题,打印时,我们必须准确计算活细胞的位置,也就是说,面对每个活细胞,你要面对的问题是,如何把一颗大白菜的种子准确地种在东南角的一小块地里,并使它得到最理想的光照,长成你最喜欢的样子。而到目前为止,建造“完美的菜园”,凭借人类的计算能力还远远不够。

3D“造人”困难重重 3D“造畜”了解一下

面对这一系列问题,条条大路通罗马,我们或许可以从其它技术那里得到启发。

近日,《尖端物料》(AdvancedMaterials)中提到了一款新的螺旋形纳米发动机,其借助微弱旋转的磁场,能够在活细胞中“遨游”。不仅如此,它还可以人为制定出一种活动方案,研究者就利用这个特性在细胞中运动出了“N”和“M”的轨迹。与此同时,这款机器人还不会伤害到细胞。

我们可以把这个纳米机器人当作一个小车子,它能够在生命体内按我们想要的轨迹去开动,如果这个车子内还能坐上观察员,那就再好不过了。

这时候,AI显微镜就派上了用场。在顶级科技盛会Think 2018中,IBM发布了对未来5年内的五大科技预测,其中就有AI显微镜技术。IBM也正在研发这种小型且自主的显微镜,目的是为了持续检测水资源。

这款显微镜能够放入水体中,就地监视浮游生物、识别不同的物种,并跟踪其在三维空间中的移动。而如果能将这款显微镜部署进“小车”中,借助其观察结果分析,我们或许可以更好地理解细胞之间的联系,从2D里跳出来。

而对于“菜园子”问题,可以打造一台AI设备,建立一个可行的数学模型,通过模型,可以预测生物纸墨中的细胞将要发生的变化,同时,它还能够实现自动化诱导干细胞。

中科院广州生物医药与健康研究院承担的国家重大科研装备研制项目“全自动干细胞诱导培养设备”就起到了这样的作用,这是首台自动化无人坚守、应用深度神经网络的智能化干细胞诱导培养设备。

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