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如果将3D打印用在DNA上,会发生什么?

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3D打印技术的一大优势就是控型,如果能用3D打印技术在微观世界中控型,比如控制DNA的编组,将会带来不可预估的结果。近年来,南极熊获悉,微型化3D打印与生物3D打印越走越近,二者的一个重要交叉点就是人体的遗传物质DNA。在充分肯定3D打印技术对DNA相关研究的积极影响的同时,我们也不能忽略其中潜在的伦理道德问题。

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就产品规模而言,3D打印技术当前呈现出两极化走向。一方面,建筑业、家具业、船舶业等领域正不断追求能够生产更大尺寸零部件的3D打印设备;另一方面,医疗、电子等产业则在持续探索更精微的3D打印产品,致力于让3D打印机在纳米级的制作过程中游刃有余。

近年来,微型化3D打印与生物3D打印越走越近,二者的一个重要交叉点就是人体的遗传物质DNA。生命科学的发展离不开对DNA的深入研究,因此需要能够灵活处理这一微型结构的技术。而微型3D打印的进步也需要合适的实验对象,DNA无疑是个理想选择。于是围绕这串身材极小内容极多的生命密码,3D打印黑科技纷纷涌现,对多个行业产生了重要影响。

生物3D打印的一大目标是制造可植入人体的活性器官。在该技术的诸多难点中,如何让3D打印的细胞像在自然器官中那样按特定布局排列是最为棘手的之一。

2015年,美国加州大学的一项研究为此提供了有效解决方案。科研人员将DNA的片段安装在用于打印的细胞外膜上,如此一来,序列相同的DNA片段会彼此识别,进而将细胞聚集到一起,而序列不同者则不会发生粘附。通过这一手段,3D打印细胞可以形成近乎自然的组织模型,为将来制造完整器官奠定了基础。麻省理工学院的研究人员则另辟蹊径,用3D打印机把DNA组装成形状各异的支架,使其成为运载药物的微型工具,同样有助于疾病治疗。

食品行业与生物技术关系密切,饱受争议的转基因食品便是典型产物。2016年,美国两位生物医学科学家研制了一种十分独特的转基因食物——无需奶牛的“牛奶”。制造这种产品甚至连植物也不需要,它完全是由酵母菌生产的蛋白质构成的。科学家用3D打印再造了奶牛的DNA序列,将其植入酵母菌,使其具备了生产蛋白质的能力。这一发明使那些因为道德原因或生理因素而不饮用牛奶的消费者获得了享用“牛奶”的机会。

利用DNA还原生物形态已经不是什么新鲜事,而今有了3D打印助力,这项工作变得更加成熟。2014年,美国宾夕法尼亚州立大学的一位科学家发现,利用二十个基因及其二十四个变体即可锁定一个人的面部特征。这为刑侦界带来了新的破案手段。如果能够提取到嫌疑犯的DNA,再定位其中与容貌相关的基因片段,利用计算机将其还原为3D模型并实施打印,即可获得十分接近于真人长相的嫌犯头像。

不只是人,植物也同样可以通过类似手段复制。今年9月,新西兰一位设计师利用DNA编写和3D打印技术成功再造了一株捕蝇草。它的外观与真实捕蝇草几乎无异,但无需浇水,却同样具有捕蝇功能。以此为基础,设计师和他的团队计划展开更多功能性复制生物的研究项目。

在充分肯定3D打印技术对DNA相关研究的积极影响的同时,我们也不能忽略其中潜在的伦理道德问题。例如,通过3D打印机与DNA片段还原长相的技术就存在被不法者用以窃取他人隐私的风险。科技在突飞猛进,法律规范也必须尽快跟上。

来源:中国智能制造网


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