陳根：4D打印，成為研發新藥高效工具_風聞

文/陳根

眾所周知，應用3D打印技術，可以在幾個小時內製作完成所需的功能模型，致使整個產品設計製作的過程變得非常迅速而便捷。藉助於3D打印，人們可以打印出所想要的物品，不論是器官、食物，甚至是武器，只要能夠通過計算機進行三維模型設計的出來，3D打印機就能夠打印出來。

**而當人們還在熟悉****3D打印技術帶來的變革時，現在，4D打印技術又在讓快速建模產生了根本性的轉變。**相較於3D打印技術的預先建模、掃描，然後使用物料成形，4D打印技術則直接將設計內置到物料當中，簡化了從“設計理念”到“實物”的造物過程，讓物體如金剛般“自動”創造。

就如所有物體都因為時間而存在一樣，物體形狀的改變也需要時間。在時間的維度下，利用特別材料加工的物體，在一些外界激活因素的作用下，其形狀能夠自行發生改變。與3D打印的預先建模然後使用材料打印不一樣，4D打印的邏輯是，先用3D打印機打印出一種剛性的智能材料，然後將這種材料與上述外界激活因素結合，從而按照預先設定的路徑完成物體形態的改變。

傳統而言，造物過程一般都是，先模擬後製造，或者一邊建物一邊調整模擬效果。而通過硬件和軟件的緊密結合，4D打印技術則顛覆了傳統的造物方式。3D打印不僅讓造物變得簡單、快捷、精準，而且還十倍百倍地壓縮了造物成本。4D打印技術則是對3D打印造物方式的再次升級，化傳統造物工藝於無形。

現在，博士畢業於羅格斯大學機械工程系的中國科學家楊辰通過 4D 打印的一個名為 Transformable Tube Array（TTA）的工具，實現了從三維細胞培養、到細胞組織切片檢測的批量處理。從而達到加速與三維細胞培養相關的藥物篩選、新藥開發、疾病模型、以及個性化藥物等方面的研究週期。

其中，三維細胞培養是將提取出的細胞在體外培養研究的一種方式，後能更好地還原出細胞在生物體內的狀態，目前，三維細胞的批量培養已經實現，但培養的三維細胞，一般需要人工逐個完成，而且轉移細胞組織時，需要很精細的操作。轉移後的後續步驟裏，包埋、切片等也同樣需要一個個進行。

**基於此，研究人員設想****利用 4D 打印可變形的 96 孔板嵌套器件，並將其命名為 TTA。**在後續轉移和切片時，讓TTA 帶着所有三維細胞樣品一起進行，從而達到批量處理的效果。

能夠批量處理的TTA 能夠加速與三維細胞培養相關的藥物篩選、新藥開發、疾病模型、以及個性化藥物等方面的研究週期。而研究週期的加快，對於各種疾病的攻克、以及面對大流行病時的快速應對都有積極意義。