陳根:4D打印,成為研發新藥高效工具_風聞
陈根-知名科技作家为你解读科技与生活的方方面面。2022-02-15 12:09
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。