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徐銘恩在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)展示3D打印機(jī)打出的耳朵軟骨組織,。(記者 韓傳號(hào) 攝) |
生物3D打印技術(shù)的發(fā)展,，使得人類(lèi)更具勇氣“挑戰(zhàn)死亡”。
谷歌的拉里·佩奇說(shuō),，細(xì)胞的3D打印,，還有現(xiàn)在的細(xì)胞重編程,，這些技術(shù)在未來(lái)有可能攻克死亡。未來(lái)學(xué)家雷·庫(kù)茨韋爾有一個(gè)更“瘋狂”的說(shuō)法,，他說(shuō)人類(lèi)已經(jīng)到了“永生的邊緣”,。雷·庫(kù)茨韋爾的解釋是，未來(lái)二三十年開(kāi)發(fā)的技術(shù),，可以讓你再多活二三十年,，多活的二三十年又有新技術(shù)出現(xiàn)，可以再讓你活得長(zhǎng)一點(diǎn),。
而在中國(guó),，杭州電子科技大學(xué)教授、捷諾飛生物科技有限公司創(chuàng)始人徐銘恩與其團(tuán)隊(duì),，成功研制出了可打印生物材料和活細(xì)胞的商品級(jí)3D打印機(jī),。這個(gè)團(tuán)隊(duì)提供的基于3D打印的藥物開(kāi)發(fā)服務(wù)、假肢康復(fù)輔具等醫(yī)學(xué)應(yīng)用,，已經(jīng)拓展到了全球十大制藥公司和知名的醫(yī)療機(jī)構(gòu),。
不追求違反自然規(guī)律的“永生”
生物3D打印技術(shù)發(fā)展究竟能給人類(lèi)帶來(lái)什么樣的福音,？徐銘恩對(duì)此有著自己的理解�,！拔蚁嘈�,，通過(guò)研究3D打印，一定可以延長(zhǎng)人類(lèi)的壽命,，但我個(gè)人覺(jué)得研究這樣的技術(shù)不是去追求違反自然規(guī)律的永生,，讓天下父母活到兒女成家，長(zhǎng)輩活到晚輩盡孝,，這是我們工作最大的熱情來(lái)源,，與自然和諧共存才是我們的追求�,！�
在高中時(shí)代,，徐銘恩就是物理學(xué)科的“學(xué)霸”。高二時(shí),，他已經(jīng)開(kāi)始系統(tǒng)學(xué)習(xí)微積分,、大學(xué)物理，并在各級(jí)物理競(jìng)賽中嶄露頭角,。
但也就是在這一年,，他的外公去世了�,！皩W(xué)校離醫(yī)院很近,，接到外公病危的消息，我從教室跑去病房,，看著他的心跳曲線從有到無(wú),，摸著他的手漸漸涼去�,！�
徐銘恩開(kāi)始覺(jué)得,，“物理離挽救生命的技術(shù)有點(diǎn)遠(yuǎn)”。生命科學(xué)成了他的新方向,。
高考填志愿時(shí),，他選擇的專(zhuān)業(yè)是“藥學(xué)”，想著開(kāi)發(fā)新藥物來(lái)治病,。本科讀下來(lái),，發(fā)覺(jué)還是需要了解更多的技術(shù)，研究生階段又轉(zhuǎn)攻生物醫(yī)學(xué)工程學(xué),，希望能用新技術(shù)來(lái)解決藥物無(wú)法治療的疾病,。
2005年，徐銘恩在做博士后研究時(shí)，接觸到了生物3D打印,�,！叭绻@項(xiàng)技術(shù)能運(yùn)用到醫(yī)學(xué)上？”他就此“定情”,。
2012年他和團(tuán)隊(duì)在這一領(lǐng)域的工作,，被國(guó)際期刊《Biomaterials》（《生物材料》）評(píng)價(jià)為“生物3D打印領(lǐng)域最先進(jìn)水平”。
2013年,，為了給其他生物醫(yī)學(xué)研究的科學(xué)家提供穩(wěn)定的工作平臺(tái),，他和團(tuán)隊(duì)一起，成功研制出可打印生物材料和活細(xì)胞的商品級(jí)3D打印機(jī)“Regenovo”,。這臺(tái)3D打印機(jī),，成功打印出了人類(lèi)肝臟單元、脂肪組織等,，打印出的細(xì)胞存活率達(dá)90%,，最長(zhǎng)存活時(shí)間4個(gè)月。
“實(shí)踐證明,，3D打印在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的運(yùn)用很廣,，例如用于制作醫(yī)療模型，術(shù)前將體內(nèi)病變的骨骼或器官打印出來(lái),，供醫(yī)生和患者溝通或制定手術(shù)方案,。又如藥物篩選、假肢假體等等,�,！�
多年基礎(chǔ)研究，他經(jīng)歷了很多次考驗(yàn),，不乏“絕望時(shí)”，但他堅(jiān)持跑了下來(lái),。他說(shuō),，“理想不是掛在嘴邊說(shuō)的，有時(shí)甚至可能忘記它還存在,，但在人生無(wú)數(shù)次選擇和堅(jiān)持的關(guān)口,，理想就是關(guān)鍵的那枚砝碼�,！�
從“甜甜圈”實(shí)驗(yàn)到生物3D打印機(jī)
汽車(chē)有發(fā)動(dòng)機(jī),、變速箱等部件，一旦壞了,，可以更換,。人的器官也會(huì)衰老，或者受到外力損傷，如何應(yīng)對(duì),？
現(xiàn)在的常規(guī)方法是器官移植,，但需求量和供給量太過(guò)懸殊。例如在中國(guó),，器官移植的患者和供體的數(shù)量比是150：1,。這意味著150個(gè)需要移植的患者中，只有1個(gè)人可以等到移植的器官,。即使是那個(gè)“幸運(yùn)兒”,，由于移植的器官來(lái)自于異體，受到人體的自體免疫系統(tǒng)的排斥,，因此一生都要一直服用抗免疫的抑制劑,。
有沒(méi)有別的辦法？克隆是一種技術(shù)方案,。但目前醫(yī)學(xué)上治療性的克隆,，只對(duì)少數(shù)幾個(gè)疾病開(kāi)放，胚胎培養(yǎng)不能超過(guò)14天,。因?yàn)槟菚r(shí)胚胎的心臟就開(kāi)始跳動(dòng),，神經(jīng)也開(kāi)始發(fā)育，已經(jīng)是一個(gè)生命,。所以不管是美國(guó),、英國(guó)，還是中國(guó),，對(duì)人的克隆都是明令禁止的,。何況，克隆在技術(shù)上也還有許多問(wèn)題需要解決,。
所以3D打印技術(shù)出現(xiàn)后,，科學(xué)家們認(rèn)為，其具有的快速性,、準(zhǔn)確性及擅長(zhǎng)制作復(fù)雜形狀實(shí)體的特性,，使它在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用前景。
2005年,，正在清華大學(xué)機(jī)械工程系做博士后研究的徐銘恩,，接觸到了生物3D打印。
細(xì)胞3D打印的生物學(xué)基礎(chǔ)源自一個(gè)著名的實(shí)驗(yàn)：把老鼠的動(dòng)脈血管切成一個(gè)個(gè)的環(huán)狀結(jié)構(gòu),，像甜甜圈一樣,，把這些“甜甜圈”全部套起來(lái)，大約72小時(shí)后,，這些“甜甜圈”重新長(zhǎng)到一起,，形成一個(gè)有功能的,、可以輸送血液的血管。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明,，假如科學(xué)家能在體外用一種技術(shù)把細(xì)胞按照它體內(nèi)的結(jié)構(gòu)堆積起來(lái),，是有可能成為功能性的結(jié)構(gòu)的。
但要把理論的可能性變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),，并非易事,。徐銘恩遇到的第一個(gè)難關(guān)是細(xì)胞的損傷率。最初打印出來(lái)的細(xì)胞,，損傷率幾乎達(dá)到了90%以上,，很多時(shí)候是100%�,！拔覄倓傋龅臅r(shí)候,，幾乎絕望。大概7,、8個(gè)月的時(shí)間里,，不停地做，每天換三,、四套實(shí)驗(yàn)方案,，換材料、換打印的參數(shù),，半年多以后,，終于讓細(xì)胞在里面活下來(lái)了�,！�
解決這個(gè)問(wèn)題后,，徐銘恩又碰到“幸福的煩惱”，細(xì)胞在里面瘋長(zhǎng),，把整個(gè)結(jié)構(gòu)都填滿(mǎn)了,；又或者是，細(xì)胞長(zhǎng)起來(lái)了,，但把支架給吃掉了,，因?yàn)橛脕?lái)做支架的材料是對(duì)細(xì)胞有營(yíng)養(yǎng)的物質(zhì)。
圍繞這些情況,，又進(jìn)行了較長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)。慢慢地,，他可以控制細(xì)胞在里面的生長(zhǎng),，甚至可以控制細(xì)胞在里面的分化。后來(lái)又發(fā)展到能預(yù)留出計(jì)劃中的通道,。
生物3D打印的101種可能
徐銘恩創(chuàng)立的杭州捷諾飛生物科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“捷諾飛”）,，是中國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的副理事長(zhǎng)單位，也是如今國(guó)內(nèi)這一領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)。在國(guó)際市場(chǎng),，捷諾飛也受到關(guān)注,。他們的研究成果在美國(guó)亮相后，導(dǎo)致同領(lǐng)域中一家知名的美國(guó)上市公司股價(jià)出現(xiàn)大幅波動(dòng),。
“每個(gè)人的身體構(gòu)造,、病理狀況都存在特殊性和差異化。3D打印與醫(yī)學(xué)影像建模等技術(shù)結(jié)合之后,，就能夠在人工假體,、植入體、人工組織器官的制造方面產(chǎn)生巨大的推動(dòng)效應(yīng),�,！毙煦懚髡f(shuō)。
捷諾飛的“典型客戶(hù)”名單里,，有上海交通大學(xué),、華南理工大學(xué)、四川大學(xué),、解放軍304醫(yī)院,、天津武警總醫(yī)院、華西醫(yī)院,、南京鼓樓醫(yī)院等,。實(shí)踐證明，3D打印能很好地幫助制作醫(yī)療模型,。術(shù)前將患者體內(nèi)病變的骨骼或器官打印出來(lái),，供醫(yī)生和患者溝通或制定手術(shù)方案。
除了來(lái)修補(bǔ),、替換人的器官以外,，細(xì)胞3D打印技術(shù)在藥物研發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用也非常廣泛。
徐銘恩介紹說(shuō),，目前既有的藥物開(kāi)發(fā)有兩種類(lèi)型：一種是高通量的分子模型,，脫離人肌體的整體環(huán)境，所以篩選是不準(zhǔn)確的,；第二種是動(dòng)物模型,，動(dòng)物和人是有種間差異的，動(dòng)物身體有效的,，到人身上可能就無(wú)效,；動(dòng)物身上無(wú)毒的，到人身上可能就有毒,。因此藥物的開(kāi)發(fā)產(chǎn)業(yè)投入非常大,，數(shù)字顯示,，2011年美國(guó)制藥工業(yè)協(xié)會(huì)新藥研發(fā)投入約674億美元，其中光輝瑞一家就投資了94億美元,。但是新藥產(chǎn)生的效率卻很低,。
“現(xiàn)在有了3D打印技術(shù)，我們能用打印出來(lái)的人的細(xì)胞或組織器官,，進(jìn)行藥物篩選,，這給整個(gè)藥物篩選體系帶來(lái)了革命性的改變�,！睋�(jù)了解,，捷諾飛公司提供的基于3D打印的藥物開(kāi)發(fā)服務(wù)，已經(jīng)拓展到了全球十大制藥公司和知名的醫(yī)療機(jī)構(gòu),。
此外,，徐銘恩團(tuán)隊(duì)還成功完成了一些生物相容的生物支架的打印�,！吧�3D打印的支架在宏觀和微觀結(jié)構(gòu)上都可以很好地契合受損組織的結(jié)構(gòu)需求,，這在臨床上，在為病人進(jìn)行組織修復(fù)時(shí),，是非常重要和有用的,。”
“我們也在嘗試一些更有意思的工作,，例如能不能把細(xì)胞打印到芯片上,，然后讓細(xì)胞和芯片之間建立信號(hào)傳導(dǎo)。我們?cè)O(shè)計(jì)了一塊芯片,，上面有不同的傳感器,，有的可以感受細(xì)胞的生長(zhǎng)，有的可以感受細(xì)胞的動(dòng)作鏈位,，把這個(gè)芯片封裝,，在上面打印上不同的細(xì)胞，最后能夠檢測(cè)到那些打印的細(xì)胞的功能或者說(shuō)活性,�,！毙煦懚髡f(shuō)，用這個(gè)芯片來(lái)進(jìn)行藥物篩選,，他們篩出了一些很有前途的抗腫瘤藥物,。
生物3D打印技術(shù)再繼續(xù)發(fā)展下去，會(huì)到什么程度,？
徐銘恩預(yù)計(jì)：“也許有一天,，我們可以用3D打印技術(shù)做出人工的、人造的感受器官來(lái),，比如眼睛,、鼻子。生物3D打印技術(shù)也可以幫助腦機(jī)接口的科學(xué)家研究清楚細(xì)胞和芯片之間是怎么傳輸信號(hào)的,，可以用大腦直接操控機(jī)器,。”
對(duì)未來(lái),，徐銘恩希望自己的團(tuán)隊(duì)能通過(guò)對(duì)生物3D打印技術(shù),、醫(yī)學(xué)信息等資源的整合，建立一個(gè)以患者為中心的醫(yī)療服務(wù)體系,。
向市場(chǎng)要科研經(jīng)費(fèi)
讀書(shū)時(shí),，徐銘恩“一路名校”：在浙江大學(xué)拿到藥學(xué)學(xué)士和生物醫(yī)學(xué)工程博士學(xué)位,，在清華大學(xué)機(jī)械工程系完成博士后研究,，又轉(zhuǎn)赴美國(guó)爵碩大學(xué)機(jī)械系“計(jì)算機(jī)輔助組織工程實(shí)驗(yàn)室”做訪問(wèn)學(xué)者。
與同齡人相比,，他也是佼佼者：2006年博士畢業(yè)的第一年即獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)博士后科學(xué)基金一等資助,，同年又被破格晉升為副教授。
然而,，在選擇工作機(jī)構(gòu)時(shí),，面對(duì)包括兩所母校在內(nèi)的多所985高校的延請(qǐng)，他卻出人意料地“落戶(hù)”于浙江的一所省屬高�,！贾蓦娮涌萍即髮W(xué),。
“我相信市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，相信最具創(chuàng)新活力的土壤在中小企業(yè)中,，所以長(zhǎng)三角是首選,。”徐銘恩說(shuō),。而在杭州電子科技大學(xué),，“學(xué)校給我一小片自主空間，允許我靜下心來(lái)做,�,！�
和背靠大樹(shù)所帶來(lái)的資源、經(jīng)費(fèi)相比,，他更看重的是市場(chǎng)的力量,，“人都是有惰性的。經(jīng)費(fèi)容易得到,，也就容易產(chǎn)生路徑依賴(lài)”,。
在采訪中，徐銘恩隨口吟誦了美國(guó)詩(shī)人的一首詩(shī),�,！包S色的樹(shù)林里分出兩條路,，可惜我不能同時(shí)去涉足……一片森林里分出兩條路，而我卻選擇了人跡更少的一條……”
他創(chuàng)立捷諾飛,，也恰恰選擇的是一條“人跡更少”的道路,。
長(zhǎng)久以來(lái)，國(guó)家的科研經(jīng)費(fèi)被視作“大蛋糕”,。如何切,？似乎需要靠“跑”，靠“關(guān)系”才能分到一杯羹,。以至于相當(dāng)一部分科研人員養(yǎng)成了“跑部錢(qián)進(jìn)”的習(xí)慣,。
“關(guān)于‘Regenovo’的創(chuàng)意，我2012年就有了,�,！苯�(jīng)費(fèi)怎么來(lái)？國(guó)家有小儀器專(zhuān)項(xiàng),，申請(qǐng)成功就能得到幾百萬(wàn)元的資助,，“2012年9月，我們?nèi)ケ本┳稍?xún),，得知申請(qǐng)很難,，通過(guò)的概率也低，申請(qǐng)周期也很長(zhǎng),�,！�
怎么辦？從北京回來(lái),，徐銘恩自尋投資,。2012年10月，浙江本地企業(yè)有興趣,，經(jīng)費(fèi)有了,；2013年，“Regenovo”3D打印機(jī)研制成功,；2013年8月,，第一臺(tái)樣機(jī)面世了。爾后一年不到的時(shí)間里,，第二代產(chǎn)品問(wèn)世,。
“創(chuàng)新到一定程度，需要產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn),，但產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新歸根結(jié)底是離不開(kāi)基礎(chǔ)研究的,。”徐銘恩說(shuō)，做產(chǎn)業(yè)的“初心”,，是想獲取一些經(jīng)費(fèi)來(lái)支撐自己的基礎(chǔ)研究,，“我個(gè)人對(duì)財(cái)富的追求并不強(qiáng)烈。但做科研,，還是挺花錢(qián)的,。”
2015年1月7日,，科技部在官方網(wǎng)站發(fā)布了《關(guān)于深化中央財(cái)政科技計(jì)劃（專(zhuān)項(xiàng)、基金等）管理改革的方案》,，該方案稱(chēng),，政府將通過(guò)撤、并,、轉(zhuǎn)等方式,，對(duì)現(xiàn)有科技計(jì)劃進(jìn)行整合。
有人驚呼,，“科研經(jīng)費(fèi)的錢(qián)袋子要大動(dòng)了”,，也有人懷疑，政策再怎么變,，結(jié)果也是“有人分到一頭豬,，有人分到一片肉”。分不到的人怎么辦,？徐銘恩還是那個(gè)觀點(diǎn),，“找市場(chǎng)，市場(chǎng)最公平,，眾多企業(yè)和社會(huì)的創(chuàng)新需求是更廣闊的天地”,。
“這個(gè)時(shí)代是需要交叉和合作的時(shí)代，我希望通過(guò)科研和產(chǎn)業(yè)化的平臺(tái),，促使這些技術(shù)更快地投向應(yīng)用,。”徐銘恩說(shuō),，3D打印的特性決定了其“跨學(xué)科性”,，其發(fā)展需要不同領(lǐng)域的科學(xué)家、企業(yè)家來(lái)合作實(shí)現(xiàn),，這是一個(gè)開(kāi)源的時(shí)代,，“我們只是為大家提供一種幫助，在幫助中肯定會(huì)實(shí)現(xiàn)我們自己的價(jià)值,�,！�
[采訪手記](méi)
成就別人的幸福感更持久
高校中一直存在這個(gè)問(wèn)題，很多科研項(xiàng)目做3年,，博士畢業(yè)就戛然而止,，科研和團(tuán)隊(duì)的延續(xù)性被打斷了,。如今從產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)上獲得的資金，令徐銘恩感到欣慰的另一點(diǎn)是,，能把科研的新生力量保留下來(lái),。
“年輕人是中國(guó)科學(xué)的未來(lái)。現(xiàn)在有了產(chǎn)業(yè)化的平臺(tái),，學(xué)生畢業(yè)后就不用因?yàn)閷?zhuān)業(yè)和職業(yè)的不對(duì)口而放棄科研,，相反，能夠一直做下去,，逐步完善技術(shù)使其更早轉(zhuǎn)化到應(yīng)用領(lǐng)域,。”和科研,、創(chuàng)業(yè)相比,，徐銘恩同樣看重自己承擔(dān)的師職，“關(guān)注自己得失,，帶來(lái)的滿(mǎn)足感是很短暫的,，成就別人帶來(lái)的幸福感更持久”。
這個(gè)感悟來(lái)自于2006年,。當(dāng)時(shí)是徐銘恩博士畢業(yè)的第一年,，他獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)博士后科學(xué)基金一等資助，同年又被破格晉升為副教授,�,！暗易约簺](méi)想到的是，興奮很短暫,，迷惘占了上風(fēng),。”
“人最終的事業(yè)動(dòng)力還是來(lái)自于‘見(jiàn)眾生’,，即使我們這一代人走不到目的地,，但是積累下來(lái)的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)可以幫助下一代人繼續(xù)前行�,！�
有學(xué)生評(píng)價(jià)說(shuō),，徐老師專(zhuān)注基礎(chǔ)研究、百折不撓的定力中,，實(shí)際蘊(yùn)含著科研工作者洞察社會(huì)需求,、判斷新技術(shù)發(fā)展方向的自信。
“以興趣為出發(fā)點(diǎn)”是徐銘恩最關(guān)注的,�,！扒嗄陸�(yīng)該有理想，不要過(guò)度看重短期利益。有些學(xué)生的選擇著眼于就業(yè),，可能短期內(nèi)會(huì)看見(jiàn)成效,，但不容易走得長(zhǎng)遠(yuǎn)�,！�
“中國(guó)的未來(lái)需要各種有才華的青年,。”他給學(xué)校的建言很有針對(duì)性：人才的評(píng)選標(biāo)準(zhǔn)要多樣化,，除了“成績(jī)優(yōu)秀,、學(xué)生工作出色”，學(xué)生在科研創(chuàng)新,、文化藝術(shù)等領(lǐng)域中的突出表現(xiàn)也應(yīng)納入視野,。 （余靖靜）
