【3D列印專題】顛覆你的想像 3D列印的創新應用

| 21 3 月, 2019 at 12:44

作者：賴佩萱

你認知中的 3D 列印是什麼樣子呢？

3D 列印最早被應用於航太及汽車工業領域，近十年來也漸漸往消費性產品市場邁進，像是玩具、模型、手機殼、服飾配件等客製化商品。隨著技術越來越精進，輸出的材質也不再受限於塑膠與金屬，相關應用更是令人驚豔，以下將介紹在食品及醫療上的創新的應用，將使你為之一亮。

能吃也對環境友善的 3D 列印食品

3D 列印食品剛推出時，所能使用的原料僅限於糖、巧克力及麵團，製成的食品相當有限，也有人質疑過機器做出來的東西吃起來的口感不如真正的食品。去年，西班牙的新創公司 NovaMeat 研發出 3D 列印素牛排，原料以植物蛋白為主，包括米蛋白與豆蛋白，以及海藻纖維，素牛排列印上需花費十分鐘，接著在煎兩分鐘即可上桌，吃過的民眾甚至不敢置信，因為跟真正的牛排幾乎沒有差別。未來團隊希望募集更多資金以改良技術，最終目標是用與肉結構相同的替代品取代真正的肉，減輕環境負擔。

此外，在荷蘭也有類似概念的應用。荷蘭人最浪費的食品是麵包，而水果和蔬菜也常常因為賣相不佳或太過成熟被丟棄，因此荷蘭設計師 Elzelinde van Doleweerd 成立Upprinting Food 公司，希望減少被浪費的食物量。他們的做法是將不要的食材煮沸、合成其他成分，形成糊狀物後，經由 3D 列印轉化成新的食品，而烘烤或乾燥過後的新食品則會有全新的口感與較長的保存時間。

原本要被丟棄的食物，經由 3D 列印，可變身可口的餅乾（圖片來源：Upprinting Food）

列印人體組織取代動物及人體試驗

2011年，荷蘭及比利時醫療團隊為一名 83 歲婦人裝上經 3D 列印製造的鈦金屬下顎骨，成為 3D 列印技術應用在醫學上的首例，時至今日，3D 列印已普遍應用於牙科、骨科、復健科等，主要以手術輔助、手術修補物、輔具製作為主。

但是，你能想像利用 3D 列印印出人體的組織，甚至器官嗎？

早在前一年，美國的Organovo公司即推出了全球第一台 3D 生物列印機，它最令人震驚的是能以「人體細胞」為基底材料做成的「生物墨水」列印出人體組織，只是當時尚未有立即的實際應用；直至 2015 年，該公司成功列印出能存活長達 40 天的肝臟組織、2016 年，Organovo 更印出人體腎臟組織，並移植到老鼠身上。

美國公司 Organovo 致力於生物 3D 列印的開發（圖片來源：3D Printing Industry）

2017 年，西班牙馬德里卡洛斯三世大學（Universidad Carlos III de Madrid）的團隊印出人類皮膚，預計可用於因燒傷或癌症的皮膚修復；2018 年 5 月，英國紐卡素大學（University of Newcastle）研究人員更以健康人士捐贈的眼角膜幹細胞為基底，搭配褐藻膠（alginate）與膠原，首次成功印出人類眼角膜；同年 6 月，美國生物列印公司 BIOLIFE4D 宣布，成功印出一塊心肌組織的「切片」。

由此看來，目前的成品似乎僅限於極纖薄微細的組織，尚未進階到「器官」，那是因為目前尚未列印出完整的血液系統，如此將無法確保器官移植後能正常運作。

不過，生物 3D 列印倒是為藥物開發及毒理測試提供了一個解方—取代動物及人體試驗。例如化妝品巨頭萊雅集團（L’Oreal）在 2015 年起與 Organovo 合作，利用其供應的 3D 列印人體皮膚試驗抗老及防曬產品的功效、2017 年 12 月，Organovo 獲美國食品藥品監督管理局（FDA）授予「指定孤兒藥物」（Orphan Drug Designation）資格，可用其 3D 列印的肝臟組織測試一種用來治療罕見疾病α1-抗胰蛋白酶缺乏症（α1-antitrypsin deficiency）的藥物。