根据中组部、中宣部、教育部在知识分子中深入开展“弘扬爱国奋斗精神、建功立业新时代”活动的要求,浙江大学正积极开展相关活动。今天,我们要介绍的是刚刚在第四届“互联网+”大学生创新创业大赛上摘得金奖的项目负责人——庄心昊。

你还记得小时候的梦想吗?是成为一名科学家,发明先进的仪器,让人们的生活变得更美好?还是成为一名医生,掌握精湛的医术,救死扶伤……

在刚刚结束的第四届“互联网+”大学生创新创业大赛上,这两个看似截然不同的梦想,在同一个项目中生根发芽——光固化生物3D打印项目“普罗米修斯”,全球顶尖高性能组织再生解决方案,它有望更高速、更高效、更精确地实现有机体的3D打印。

慢、丑、贵,传统技术瓶颈有待突破

在古希腊的神话故事中,普罗米修斯因为给人类盗来了火种而被宙斯惩罚:他被束缚在高加索山脉的岩石上,一只饥饿的老鹰每天都会来啄食他的肝脏,而他的肝脏又总是重新长出来。

这则故事激发了科学家们制造人工器官的渴望。“如果能通过生物3D打印技术,打印一个有机组织,也许就能够解决一些重大疾病带来的后遗症。”项目负责人之一、浙江大学生命科学学院2015级本科生庄心昊说。

近年来,生物3D打印技术在生物医学领域迅猛发展,人造血管、人造脊椎等打印出来的“器官”相继面世。但科学家们也发现,现在常用的3D打印技术——挤出式生物3D打印技术,存在着成本高、速度慢、精度低等诸多难以克服的问题,使得这项技术的发展略显后劲不足。

挤压式生物3D打印,有点类似平时常见的甜点裱花,一个打印头相当于一个裱花嘴,花朵通过挤压最后成型。裱花嘴的大小决定了一朵花的大小,如果裱花嘴太大,就没办法呈现花蕊、花丝这些微小的结构。

据了解,挤出式生物3D打印技术理论极限精度是100微米,但人类毛孔直径在25-50微米之间,毛细血管直径仅有3-4微米。“所以还存在一些技术壁垒,等待我们去突破。”庄心昊说。

灵感来自于高中的爱好 想在3D打印领域贡献微薄之力

对传统3D打印技术有一定了解的庄心昊及其团队,在查阅文献、市场调研后敏锐地发现,光固化3D打印技术能为生物3D打印领域带来颠覆性改变——精细地打印人体的毛孔等微小结构。

实验中的庄心昊

光固化,即通过对光固化材料照射特定波长的光,引起交联反应,使材料在极短的时间内从液态永久固化。通过实验,他和团队成员发现,光固化生物3D打印,能够在打印精度、速度等方面完胜挤压式生物3D打印。挤压式生物3D打印需要24小时才能完成的任务,光固化3D打印仅需20分钟,并且,该项目所采用的打印光波接近蓝紫光,能量较低,避免了挤压对细胞活性造成的伤害。庄心昊和团队还掌握了打印成块仿生活细胞组织的技术,实现了细胞增值率0的突破,既提升了打印效率,又促进了细胞治疗注射等生物医疗技术的发展。

这种敏锐的发现,得益于庄心昊对3D打印技术的热爱。作为三位项目负责人中唯一一名本科生,他与3D打印技术结缘已久。

高中时,庄心昊就对3D打印产生了浓厚的兴趣。动手能力极强的他,还自己拼装了一台3D打印机。高考后,浙大学长在宁波地区浙大学生QQ群中的一番介绍,让他了解到浙江大学相关实验室正在进行生物3D打印的相关研究。源于对生物的热爱,庄心昊在填报志愿时,义无反顾地选择了生物专业,而“放弃”了家长和老师心目中的热门专业——计算机科学。

庄心昊自己组装的3D打印机

进入浙大后,学校浓厚的科研氛围和创业氛围让庄心昊尽情发挥着自己的才能。“光固化3D打印涉及医学、生物学、材料学、机械控制、电子电路、光电等学科的专业知识,学院提供的平台也能够帮助我拓宽视野。”

“要使这项技术从实验室走向现实,我们仍需要在商业产品开发、严格质量安全管控等方面做出努力。我希望未来能够把核心壁垒搭建得更高,为实业兴邦尽自己的一份力。”庄心昊说。

本文作者:杜松子

图片来源于庄心昊本人、浙江大学生命与科学学院微信公众号

本文编辑:禾穟

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