基于衛(wèi)星的三維腫瘤模型在軌打印

來源：中國機械工程學會增材制造技術（3D打?。┓謺?br /> 供稿人：曾嘉禾、賀健康 供稿單位：西安交通大學精密微納制造技術全國重點實驗室　

太空三維生物打印為評估太空環(huán)境對腫瘤的復合效應提供了精確的仿生腫瘤模型，從而為了解疾病的進展和潛在的治療方法提供了依據(jù)。然而，太空生物3D打印面臨諸多挑戰(zhàn)，包括發(fā)射前的不確定性、可能的液體泄漏、太空長期培養(yǎng)、設備自動控制、數(shù)據(jù)采集和傳輸。

清華大學生物制造中心生物打印與再生工程團隊開發(fā)了一種小型化、自動化的太空3D生物打印設備，其具有體積小（220×250×150mm），重量輕（約6公斤）的特點以適合人造衛(wèi)星平臺。所開發(fā)的設備可自動控制實現(xiàn)3D打印、自動對焦和熒光成像功能，從而實現(xiàn)打印質(zhì)量保證和及時反饋。實驗結果顯示3D腫瘤模型可能在太空中比在地球上對抗腫瘤藥物更敏感，這有助于加速太空腫瘤生物學和醫(yī)學的未來研究。

圖1 太空3D生物打印實驗流程圖

空間生物打印裝置主要包括3D打印模塊、生物模塊、顯微鏡模塊和控制模塊（圖2A）。生物模塊包括2個裝有用于嵌入打印的懸浮介質(zhì)的大室和8個裝有腫瘤類組裝體和培養(yǎng)基的小室，用于研究在太空中腫瘤模型的藥物反應（圖2B）。衛(wèi)星入軌后，在控制模塊驅(qū)動下將打印和生物模塊加熱至設定溫度，然后設備通過3D打印模塊對腫瘤模型進行在軌3D打印（圖2E）。打印后，顯微鏡模塊自動捕獲生物樣本的明場和熒光圖像，并將其傳輸?shù)叫l(wèi)星，然后傳輸?shù)降孛妫▓D2F）。

圖2 用于在軌實驗的太空3D生物打印設備

該團隊通過創(chuàng)新的生物墨水設計、生物打印技術與裝備研發(fā)，首次實現(xiàn)了腫瘤模型在軌3D打印，發(fā)現(xiàn)耐藥癌細胞在太空環(huán)境對化療藥物變敏感，有望加速太空生物醫(yī)學研究，同時為腫瘤治療提供新思路。

參考文獻：
X. Mo, Y. Zhang, Z. Wang, X. Zhou, Z. Zhang, Y. Fang, Z. Fan, Y. Guo, T. Zhang, Z. Xiong, Satellite-Based On-Orbit Printing of 3D Tumor Models. Adv. Mater. 2023, 2309618. https://doi.org/10.1002/adma.202309618