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《专家担忧3D打印技术或将增加生物武器扩散的风险》

  • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者： xxw
  • 发布时间：2019-08-08

  • 7月29日，sipri网站发表了一篇评论认为3D打印技术在生物武器的开发、生产和交付方面所拥有的潜力或许会增加生物武器扩散的风险。

    3D打印技术可用于构建几乎任何形状或形式的物体，目前受到特别关注的一种是生物打印。生物打印主要使用生物墨水来沉积生物链以实现细胞及支撑结构的精确分层排列，然后这些材料将基于细胞的生物过程生长成为功能组织。

    这些技术应用前景喜人的同时也存在潜在的风险。文章指出，3D打印技术可用于印刷生产实验室设备组件以及生产生物武器所需的其他物品，降低了具有较少知识经验的生产者生产复杂产品的难度。另外，它还可实现分散生产，从而减少对货物实际跨境运输的需求，进而更有可能规避出口管制所施加的障碍，这些都增加了出口管制的难度和生物武器扩散的风险。

    文章认为虽然出口管制目前是3D打印技术内部监管讨论的重点，但要应对其在生物武器方面所带来的挑战需要采取更全面的方法，包括制定更强的行业合规和尽职调查标准等。文章呼吁各国与所有利益攸关方合作，认真监测目前面临的微妙风险情况，以防止3D打印技术成为生物武器扩散的推动者。

  • 原文来源：https://www.sipri.org/commentary/blog/2019/advances-3d-printing-technology-increasing-biological-weapon-proliferation-risks
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    • 总部位于芬兰的生物打印公司 Brinter AM Technologies Oy 宣布，它将向国际空间站 （ISS） 发射其 Brinter Core 3D 生物打印机。 Brinter 将向 Redwire Space NV 提供生物打印机。这家太空系统制造商正在领导一个由欧洲航天局资助的项目，以设计、开发和验证国际空间站的 3D-BioSystem 设施。 适应后，Brinter Core 将能够 3D 打印在轨 3D 生物样品，并满足严格的太空技术要求。该系统将集成到位于国际空间站哥伦布模块中的 3D-BioSystem 设施中。 进入近地轨道 （LEO） 后，国际空间站工作人员将使用 Brinter Core 测试微重力对 3D 打印细胞结构的影响。这项研究旨在提高有关如何处理太空卫生紧急情况的知识。它还将探索个性化药物开发测试、毒理学和 3D 打印身体部位。 “生物打印技术在支持太空医疗方面也具有巨大潜力，并增加了机组人员在长期任务中的自主性，”Brinter AM Technologies Oy 首席执行官 Tomi Kalpio 评论道。 他补充说，宇航员在治疗皮肤烧伤或骨骼损伤时，可以使用生物打印机“创建类似组织的结构来替换他们身体的受损部位”。 支持 ISS 研究的新型生物打印机 据 Brinter 称，太空中的 3D 打印细胞结构将在支持人类太空探索方面发挥至关重要的作用。长期和遥远的任务将需要新技术来治疗严重的健康状况，因为及时返回地球可能不是一种选择。 Kalpio 表示，在长期的深空探索任务中，“需要用更少的资源做更多的事情，才能在充满挑战的太空环境中发挥作用，因此各种技术元素都得到优化和小型化。 该公司认为，将细胞或组织特异性生物材料与不同细胞类型与高分辨率 3D 生物打印相结合，可以改进组织和器官建模方法。该研究还将努力增加对组织生成、再生和长寿的生物物理机制的理解。 太空和 LEO 的低重力条件也为研究 3D 生物打印结构提供了新的环境，这些结构可以成熟为组织和更大的器官。在微重力环境中，细胞在空间上不受限制地生长并组装成复杂的 3D 聚集体。然而，在地球上，细胞通常在 2D 单层培养物中生长。 微重力还具有在 3D 打印过程中无需支撑结构的优势。在 LEO 中，可以 3D 打印结构，这些结构不必在生长过程中承受其重量。 收到生物打印机后，ISS 团队将培养 3D 打印细胞、类器官、组织外植体和 3D 细胞基质。这将为评估微重力、辐射和其他航天因素对人体组织的影响提供独特的机会。这包括骨骼、软骨、上皮间充质、血管网络和最终的完整器官。 据报道，基于微重力的 3D 打印生物模型将在实现血管化和神经支配的可行且功能性的 3D 打印组织方面发挥重要作用。该研究旨在促进对有效生物工程和生物制造过程的理解，并优化细胞和组织工程技术。 展望未来，Brinter 团队正在努力朝着月球上的 3D 生物打印迈出下一步。 在轨 3D 打印 Brinter Core 系统将成为最新发射到国际空间站的生物打印机。在过去的几年里，增材制造公司、学术研究人员和商业企业都已将 3D 打印技术送去在微重力条件下进行测试。 去年，Redwire 使用生物制造设施在国际空间站上成功制造了 3D 生物打印的人类膝关节半月板。3D 打印的弯月面随后通过 SpaceX 的 Crew-6 任务返回地球进行进一步分析。 3D 打印后，弯月面在 Redwire 的高级空间实验处理器 （ADSEP） 中在国际空间站上培养 14 天。美国宇航局宇航员弗兰克·卢比奥 （Frank Rubio）、沃伦·霍伯格 （Warren Hoburg） 和斯蒂芬·鲍文 （Stephen Bowen） 与阿联酋宇航员苏丹·内亚迪 （Sultan Al Neyadi） 一起进行了这项调查。据说这一成就为太空半月板损伤的改进治疗开启了新的方法，这是美国军人最常见的损伤之一。 2023 年，五家比利时公司和研究中心合作 3D 打印人工心脏和循环系统，该系统将于 2025 年送往国际空间站。 作为 AstroCardia 项目的一部分，研究人员希望将微型心脏送入轨道将使他们能够更好地研究器官的衰老过程。这是因为在零重力条件下，心脏的老化速度要快 20 倍。 除了生物打印，法国金属 3D 打印专家 AddUp 还根据 ESA 合同开发了一种金属 3D 打印机，专为太空 3D 打印而设计。该系统是与空客防务与航天公司合作开发的，旨在评估在持续微重力条件下的增材制造能力和性能。
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    • 编译者：yanyf@mail.las.ac.cn
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    • 中美医学专家携手取得3D生物打印新进展：或精准构建复杂空腔组织等 　　中新网上海11月15日电 (袁蕙芸 叶佳琪 陈静)将各种功能细胞注入打印机精准构建复层空腔组织，这是科学创意还是现实？上海交通大学医学院附属仁济医院15日披露，该院整形外科皮庆猛博士的研究揭示3D生物打印已经实现空腔组织打印，且打印后细胞能够长期存活。 　　皮庆猛的研究有望用于实现复杂空腔组织或器官的精准构建，尤其对需要空腔器官或组织移植的病人，是一种新的获取供体的形式。该研究成果还有望用于体外血管、肠道、泌尿系统等空腔脏器疾病模型模拟、药物筛选、组织移植替代物等诸多领域。 　　国际生物材料知名杂志《Advanced Materials》在线发表了皮庆猛题为“多层环状组织的数字可调微流控生物打印”的研究论文。据了解，哈佛大学医学院Yu Shrike Zhang教授及加州大学洛杉矶分校Ali Khademhoseini教授为共同通讯作者。该研究意味着中国3D生物打印技术正逐步与世界接轨。 国际生物材料知名杂志封面。医院供图 国际生物材料知名杂志封面。医院供图 　　3D生物打印难在哪里？据皮庆猛介绍，生物打印需要考虑非常多的因素，比如：打印材料的细胞相容性、力学强度等。相对于一般实体组织，空腔组织构建更为复杂，不仅要求多细胞成分，还涉及到不同亚层细胞类型和功能等。该研究证实3D生物打印通过新型设计系统，可以快速、精准、个性化构建含有不同功能细胞的血管、尿道等复层空腔组织，组织结构清晰。 　　皮庆猛博士比喻，打印实体组织相当于烤一个实心的面包，打印复层的空腔组织，相当于烤一个空心的面包，这个空心还要分不同的夹层，层与层紧紧贴合又彼此分开。相对于一般的3D打印，生物打印需要全过程控制细胞活力，保护细胞不受伤害；其次空腔内的不同功能细胞在各个层面能够均匀分布，更符合人体正常结构。 　　研究还证实，通过控制系统可以实现单层结构、双层结构在同一根管腔结构反复切换的设想。将血管细胞、尿道细胞分别与复合水凝胶混合后，利用MCCES打印复层管腔组织，体外培养发现，细胞活力在80%以上，细胞在水凝胶支架材料上可以充分铺展生长，并表达特异标志物。(完) ——文章发布于2018年11月15日
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