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【3D列印專題】顛覆你的想像 3D列印的創新應用

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。

NovaMeat 推出的 3D 列印素牛排(圖片來源:inhabitat

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。

小結

科技發展日新月異,3D 列印的應用越來越廣泛,在食品、醫療上的創新更是突破以往大家對於 3D 列印原料的認知,實際成品及作法也有助於減緩人類文明發展所帶來的負面影響,期望未來科技還有更新奇、有利人類生活的應用。


參考資料

3D 列印維基百科

SPANISH STARTUP CREATES 3-D PRINTED VEGAN STEAK FROM SEAWEED

3D打印器官 終結人畜痛苦

(責任編輯:葉于甄)

Tags 3D列印

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