 |
|
徐銘恩在實驗室內(nèi)展示3D打印機打出的耳朵軟骨組織,。(記者 韓傳號 攝) |
生物3D打印技術(shù)的發(fā)展,，使得人類更具勇氣“挑戰(zhàn)死亡”。
谷歌的拉里·佩奇說,，細(xì)胞的3D打印,，還有現(xiàn)在的細(xì)胞重編程，這些技術(shù)在未來有可能攻克死亡,。未來學(xué)家雷·庫茨韋爾有一個更“瘋狂”的說法,，他說人類已經(jīng)到了“永生的邊緣”。雷·庫茨韋爾的解釋是,，未來二三十年開發(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),，可以再讓你活得長一點,。
而在中國，杭州電子科技大學(xué)教授,、捷諾飛生物科技有限公司創(chuàng)始人徐銘恩與其團隊,，成功研制出了可打印生物材料和活細(xì)胞的商品級3D打印機。這個團隊提供的基于3D打印的藥物開發(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)展究竟能給人類帶來什么樣的福音？徐銘恩對此有著自己的理解,�,！拔蚁嘈牛ㄟ^研究3D打印,，一定可以延長人類的壽命,，但我個人覺得研究這樣的技術(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,，長輩活到晚輩盡孝,，這是我們工作最大的熱情來源，與自然和諧共存才是我們的追求,�,！�
在高中時代，徐銘恩就是物理學(xué)科的“學(xué)霸”,。高二時,，他已經(jīng)開始系統(tǒng)學(xué)習(xí)微積分、大學(xué)物理,，并在各級物理競賽中嶄露頭角,。
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，摸著他的手漸漸涼去,�,！�
徐銘恩開始覺得，“物理離挽救生命的技術(shù)有點遠(yuǎn)”,。生命科學(xué)成了他的新方向,。
高考填志愿時，他選擇的專業(yè)是“藥學(xué)”,，想著開發(fā)新藥物來治病,。本科讀下來，發(fā)覺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)來解決藥物無法治療的疾病。
2005年，徐銘恩在做博士后研究時,，接觸到了生物3D打印,。“如果這項技術(shù)能運用到醫(yī)學(xué)上,？”他就此“定情”,。
2012年他和團隊在這一領(lǐng)域的工作，被國際期刊《Biomaterials》（《生物材料》）評價為“生物3D打印領(lǐng)域最先進水平”,。
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，他和團隊一起,，成功研制出可打印生物材料和活細(xì)胞的商品級3D打印機“Regenovo”,。這臺3D打印機，成功打印出了人類肝臟單元,、脂肪組織等,，打印出的細(xì)胞存活率達(dá)90%，最長存活時間4個月,。
“實踐證明,，3D打印在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的運用很廣,，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，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，不乏“絕望時”,，但他堅持跑了下來,。他說，“理想不是掛在嘴邊說的,，有時甚至可能忘記它還存在,，但在人生無數(shù)次選擇和堅持的關(guān)口，理想就是關(guān)鍵的那枚砝碼,�,！�
從“甜甜圈”實驗到生物3D打印機
汽車有發(fā)動機、變速箱等部件,，一旦壞了,，可以更換。人的器官也會衰老，或者受到外力損傷,，如何應(yīng)對,？
現(xiàn)在的常規(guī)方法是器官移植，但需求量和供給量太過懸殊,。例如在中國,，器官移植的患者和供體的數(shù)量比是150：1。這意味著150個需要移植的患者中,，只有1個人可以等到移植的器官,。即使是那個“幸運兒”，由于移植的器官來自于異體,，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，只對少數(shù)幾個疾病開放,，胚胎培養(yǎng)不能超過14天,。因為那時胚胎的心臟就開始跳動，神經(jīng)也開始發(fā)育,，已經(jīng)是一個生命,。所以不管是美國、英國,，還是中國,，對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)確性及擅長制作復(fù)雜形狀實體的特性，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)源自一個著名的實驗：把老鼠的動脈血管切成一個個的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，像甜甜圈一樣,，把這些“甜甜圈”全部套起來,，大約72小時后,，這些“甜甜圈”重新長到一起,，形成一個有功能的,、可以輸送血液的血管,。這個實驗說明，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,，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,，并非易事,。徐銘恩遇到的第一個難關(guān)是細(xì)胞的損傷率。最初打印出來的細(xì)胞,，損傷率幾乎達(dá)到了90%以上,，很多時候是100%,�,！拔覄倓傋龅臅r候,，幾乎絕望,。大概7,、8個月的時間里,，不停地做,，每天換三,、四套實驗方案,，換材料、換打印的參數(shù),，半年多以后,，終于讓細(xì)胞在里面活下來了,�,！�
解決這個問題后，徐銘恩又碰到“幸福的煩惱”,，細(xì)胞在里面瘋長,，把整個結(jié)構(gòu)都填滿了,；又或者是，細(xì)胞長起來了,，但把支架給吃掉了,，因為用來做支架的材料是對細(xì)胞有營養(yǎng)的物質(zhì),。
圍繞這些情況，又進行了較長時間的實驗,。慢慢地,，他可以控制細(xì)胞在里面的生長,，甚至可以控制細(xì)胞在里面的分化。后來又發(fā)展到能預(yù)留出計劃中的通道,。
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（以下簡稱“捷諾飛”）,，是中國3D打印產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的副理事長單位，也是如今國內(nèi)這一領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè),。在國際市場,，捷諾飛也受到關(guān)注。他們的研究成果在美國亮相后,，導(dǎo)致同領(lǐng)域中一家知名的美國上市公司股價出現(xiàn)大幅波動,。
“每個人的身體構(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)生巨大的推動效應(yīng),�,！毙煦懚髡f,。
捷諾飛的“典型客戶”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,，供醫(yī)生和患者溝通或制定手術(shù)方案,。
除了來修補,、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，目前既有的藥物開發(fā)有兩種類型：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,；第二種是動物模型，動物和人是有種間差異的,，動物身體有效的，到人身上可能就無效,；動物身上無毒的,，到人身上可能就有毒,。因此藥物的開發(fā)產(chǎn)業(yè)投入非常大,，數(shù)字顯示,，2011年美國制藥工業(yè)協(xié)會新藥研發(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),，我們能用打印出來的人的細(xì)胞或組織器官,，進行藥物篩選,，這給整個藥物篩選體系帶來了革命性的改變,。”據(jù)了解,，捷諾飛公司提供的基于3D打印的藥物開發(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)療機構(gòu),。
此外，徐銘恩團隊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,，在為病人進行組織修復(fù)時,，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傳導(dǎo),。我們曾設(shè)計了一塊芯片,，上面有不同的傳感器，有的可以感受細(xì)胞的生長,，有的可以感受細(xì)胞的動作鏈位,，把這個芯片封裝，在上面打印上不同的細(xì)胞,，最后能夠檢測到那些打印的細(xì)胞的功能或者說活性,。”徐銘恩說,，用這個芯片來進行藥物篩選,，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,，會到什么程度,？
徐銘恩預(yù)計：“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,，比如眼睛、鼻子,。生物3D打印技術(shù)也可以幫助腦機接口的科學(xué)家研究清楚細(xì)胞和芯片之間是怎么傳輸信號的,，可以用大腦直接操控機器�,！�
對未來,，徐銘恩希望自己的團隊能通過對生物3D打印技術(shù),、醫(yī)學(xué)信息等資源的整合，建立一個以患者為中心的醫(yī)療服務(wù)體系,。
向市場要科研經(jīng)費
讀書時,，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)機械工程系完成博士后研究,，又轉(zhuǎn)赴美國爵碩大學(xué)機械系“計算機輔助組織工程實驗室”做訪問學(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家自然科學(xué)基金和中國博士后科學(xué)基金一等資助，同年又被破格晉升為副教授,。
然而,，在選擇工作機構(gòu)時，面對包括兩所母校在內(nèi)的多所985高校的延請,，他卻出人意料地“落戶”于浙江的一所省屬高�,！贾蓦娮涌萍即髮W(xué)。
“我相信市場經(jīng)濟,，相信最具創(chuàng)新活力的土壤在中小企業(yè)中,，所以長三角是首選�,！毙煦懚髡f,。而在杭州電子科技大學(xué)，“學(xué)校給我一小片自主空間,，允許我靜下心來做,。”
和背靠大樹所帶來的資源,、經(jīng)費相比,，他更看重的是市場的力量，“人都是有惰性的,。經(jīng)費容易得到,，也就容易產(chǎn)生路徑依賴”。
在采訪中,，徐銘恩隨口吟誦了美國詩人的一首詩,。“黃色的樹林里分出兩條路,，可惜我不能同時去涉足……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,。
長久以來,，國家的科研經(jīng)費被視作“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“跑部錢進”的習(xí)慣。
“關(guān)于‘Regenovo’的創(chuàng)意,，我2012年就有了,。”經(jīng)費怎么來,？國家有小儀器專項,，申請成功就能得到幾百萬元的資助，“2012年9月,，我們?nèi)ケ本┳稍�,，得知申請很難，通過的概率也低,，申請周期也很長,。”
怎么辦,？從北京回來,，徐銘恩自尋投資。2012年10月,，浙江本地企業(yè)有興趣,，經(jīng)費有了；2013年,，“Regenovo”3D打印機研制成功,；2013年8月，第一臺樣機面世了,。爾后一年不到的時間里,，第二代產(chǎn)品問世。
“創(chuàng)新到一定程度,，需要產(chǎn)業(yè)化和市場的經(jīng)驗,，但產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新歸根結(jié)底是離不開基礎(chǔ)研究的�,！毙煦懚髡f,，做產(chǎn)業(yè)的“初心”，是想獲取一些經(jīng)費來支撐自己的基礎(chǔ)研究,，“我個人對財富的追求并不強烈,。但做科研，還是挺花錢的,�,！�
2015年1月7日,，科技部在官方網(wǎng)站發(fā)布了《關(guān)于深化中央財政科技計劃（專項、基金等）管理改革的方案》,，該方案稱,，政府將通過撤、并,、轉(zhuǎn)等方式,，對現(xiàn)有科技計劃進行整合。
有人驚呼,，“科研經(jīng)費的錢袋子要大動了”,，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,？徐銘恩還是那個觀點，“找市場,，市場最公平,，眾多企業(yè)和社會的創(chuàng)新需求是更廣闊的天地”。
“這個時代是需要交叉和合作的時代,，我希望通過科研和產(chǎn)業(yè)化的平臺,，促使這些技術(shù)更快地投向應(yīng)用�,！毙煦懚髡f,，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)家來合作實現(xiàn),，這是一個開源的時代，“我們只是為大家提供一種幫助,，在幫助中肯定會實現(xiàn)我們自己的價值,。”
[采訪手記]
成就別人的幸福感更持久
高校中一直存在這個問題,，很多科研項目做3年,，博士畢業(yè)就戛然而止，科研和團隊的延續(xù)性被打斷了,。如今從產(chǎn)業(yè)市場上獲得的資金,，令徐銘恩感到欣慰的另一點是，能把科研的新生力量保留下來,。
“年輕人是中國科學(xué)的未來�,，F(xiàn)在有了產(chǎn)業(yè)化的平臺,，學(xué)生畢業(yè)后就不用因為專業(yè)和職業(yè)的不對口而放棄科研，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�,！焙涂蒲�,、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,，帶來的滿足感是很短暫的，成就別人帶來的幸福感更持久”,。
這個感悟來自于2006年,。當(dāng)時是徐銘恩博士畢業(yè)的第一年，他獲得了國家自然科學(xué)基金和中國博士后科學(xué)基金一等資助,，同年又被破格晉升為副教授,。“但我自己沒想到的是,，興奮很短暫,，迷惘占了上風(fēng)�,！�
“人最終的事業(yè)動力還是來自于‘見眾生’,，即使我們這一代人走不到目的地，但是積累下來的經(jīng)驗技術(shù)可以幫助下一代人繼續(xù)前行,�,！�
有學(xué)生評價說，徐老師專注基礎(chǔ)研究,、百折不撓的定力中,，實際蘊含著科研工作者洞察社會需求、判斷新技術(shù)發(fā)展方向的自信,。
“以興趣為出發(fā)點”是徐銘恩最關(guān)注的,。“青年應(yīng)該有理想,，不要過度看重短期利益,。有些學(xué)生的選擇著眼于就業(yè)，可能短期內(nèi)會看見成效,，但不容易走得長遠(yuǎn),。”
“中國的未來需要各種有才華的青年,�,！彼o學(xué)校的建言很有針對性：人才的評選標(biāo)準(zhǔn)要多樣化,，除了“成績優(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）
