制图 高薇

3D打印的心脏

你也许见过3D打印的玩具、零件或模型，可你听过能打印一颗“活心脏”的3D打印机吗？

这听上去像科幻片的场景，正在良渚实验室逐渐走进现实。

细胞其实很任性的

走进良渚实验室，满眼都是身穿白大褂、步履匆匆的年轻人。作为一个聚焦生命科学与医学前沿的省级实验室，白大褂是这里科研人员的标配。

在三楼西侧，两台特别的机器安静地运转着：一台用于科研探索的“生物3D打印机”，另一台名叫“绘生工厂”，能自动化培养类器官，也就是微缩版的人体器官模型。

“细胞有自己的想法，其实很‘任性’的。”说这话的是孙元，一位1994年出生的浙江大学博士后，是这个年轻团队的负责人，也是团队里年纪最大的一位。

在他口中，细胞不像机器零件那样听话。“你用同样的参数打印两次，结果可能不一样，这里头有点‘玄学’。”

生物3D打印，就是利用活细胞作为核心原料进行打印的技术。在孙元看来，生物3D打印和传统3D打印几乎是两种逻辑，“普通3D打印，只要确定了目标模型，输入参数后，最后的结果基本是确定的。但生物3D打印不一样，即便所有参数一致，得到的结果也未必完全相同。”

孙元

“这里头有点‘玄学’。”他笑着说。

那怎么办？孙元笑着解释：“其实也能控制。细胞非常敏感，一点点的环境差异，甚至是肉眼看不到的变化，就会影响它的生长，所以我们要尽可能让一切培养条件保持稳定。”

关键之一，是一种叫“生物墨水”的材料。它既是细胞的“胶水”，能把细胞粘在正确的位置，又是细胞的“营养池”，模拟人体内的环境，为细胞提供适宜的生长条件，让它们好好生长。

“生物墨水是我们自主研发的，现在已经能批量生产。”孙元说，“全球大约有四五千家实验室都在使用我们的墨水。”

靠着自研的生物墨水和3D打印技术，团队已经能做出像小球、小棒等简化的类器官结构。虽然还不是真正的心脏或肝脏，但已经可以模拟器官的一些关键功能，用来做疾病研究、药物测试。

目前，这台生物3D打印设备已在相关产业化公司中投入科研应用，实现规模化销售，累计销量达数百台。

不过，孙元也很清醒：“生物3D打印要真正用到人身上，还有很长的路。技术上、伦理上，都还要跨越不少关卡。”

杭州“神笔马良”

为了走进临床，团队想了一招：做“简化版”。

“我们把复杂器官的功能简化，用机器做出更简单、便宜，但核心功能还在的结构。这样更容易通向医学应用，也更有市场。”孙元说。

于是，“绘生工厂”诞生了。名字取自“神笔马良”，寓意想画什么就有什么的神笔一样，画出有生物活性的类器官。

如果说生物3D打印机走的是“定制化”路线，那“绘生工厂”干的就是“自动化”的活——专门解决细胞“难养”的问题。

“养细胞的人都知道，工作特别琐碎，做的很多都是重复性的工作，反复加液、观察，离不开人。”孙元说，“‘绘生工厂’就能自动根据细胞需要，添加养分、调节环境。”

从有了构想到第一台原型机落地，这群年轻人只用了6个月。原来要几个人轮班好几天的活，现在交给机器，省时省力。更重要的是，标准化的操作流程避免了人为误差，大幅度提升了类器官的培养质量和一致性。

如今，“绘生工厂”已在两个领域大展拳脚：

一是细胞治疗。比如组织损伤后，用“绘生工厂”培养出成团的细胞球，移植到伤口处。比起散开的干细胞，这些“团结”的细胞更容易扎根、修复，效果更好。

二是药物筛选。对肿瘤患者来说，时间就是生命。“医生可以用患者自身的肿瘤细胞，在“绘生工厂”快速培养出很多‘替身’，然后同时测试多种药。哪种药对‘替身’有效，再给患者用，避免走弯路、耽误治疗。”孙元解释。

绘生工厂 记者 徐萌 摄

打印一颗能移植的“活心脏”

什么时候能实现？

团队一共15个人，7位全职工程师，背景五花八门——有搞软件的、有懂机械的、有学生物的、有做材料的……专业覆盖软件与AI控制、机械结构设计、生物材料、生物医学及应用转化等多个方向，平均年龄才27岁。

“我们这儿，一个人就是一个部门，每个人都能独当一面。”孙元的语气里带着自豪，“比如设备的操作软件，从前端界面到后端逻辑到UI设计，全是一位工程师独立完成的。她还特意做了优化，哪怕是完全不懂工程的科研人员，看两分钟简介就能上手操作。”

在怎么推向市场上，这群年轻人也有自己的想法。他们不执着于卖整台大机器，而是把“绘生工厂”拆成一个个模块，客户需要什么功能就买什么模块。

“大设备研发慢、成本高。模块化更灵活，也更符合实验室的实际需要。”孙元说。目前，团队正借助实验室平台，积极对接产业资源，让这些自主研发的技术慢慢走出实验室，走进更广阔的应用场景。

生物3D打印的最终目标，仍是构建出在结构和功能上高度接近天然器官的仿生组织。打印一颗真正能移植的“活心脏”，什么时候能实现？

孙元想了想，认真地说：“如果真有那一天，我们应该会是最早做出来的团队。”