全球工程開發前沿重點解讀

■文/全球工程前沿項目組（中國工程院）

一、基于3D打印的生物組織再生技術

隨著近年來科學技術的迅猛發展，生命組織制造及其功能再生成為人類探索的前瞻方向，制造技術與生物醫學融合正在展示其巨大的科技引領作用和未來產業價值。本方向的技術含義是采用3D打印技術，按照生物體的結構與功能需要，制造類生命體組織，支撐生物醫學的發展。近期《Science》雜志封面報道，美國研究團隊提出一項具有里程碑意義的發明：一個由水凝膠3D打印而成的肺模型，它具有與人體血管、氣管結構相同的網絡結構，能夠像肺部一樣朝周圍的血管輸送氧氣，完成“呼吸”過程，這就體現了制造技術向具有呼吸運動和傳輸功能的制造技術發展的趨勢。以色列科學家也打印出可以跳動的人工心臟。腦科學一直是科技研究的熱點，人腦具有非邏輯的思考能力，具有計算機無法實現的功能，也是人類創新的物質基礎。通過認識腦細胞間的關系，進而培育和再生腦組織去發展類腦計算機，有望實現以極低的物質代謝成本產生巨大的創新和運算能力。本方向的主要研究包括以下技術方向。①復雜結構器官的制造：重點解決人體功能性器官的研究，例如心臟組織，解決組織與神經信號的協調機制，使構建的組織從簡單的力學支撐組織向具有神經調控的功能組織發展，進而解決3D打印組織與人體宿主組織的融合共生，最終實現人體器官的再生與功能重建。……