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新质百科 | 无需人工操作,3D打印肿瘤模型成功“出差”太空

2024-06-14 13:03

来源:中国网

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编者按:新质生产力是习近平总书记站在以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴的战略高度作出的又一重大理论创新。加快发展新质生产力是高质量发展推进中国式现代化的必然要求,有利于推动建设现代化经济体系、构建新发展格局。高校作为发展新质生产力的重要一环,不仅起到科技创新与成果转化的重要枢纽作用,更是不断激发人才发展创新潜质的孵化器。

5月1日起,中国网推出“新质百科”系列策划,深度剖析技术如何赋能高质量发展,同时聚焦人才培养模式,揭秘“新质中国”的奥秘所在。

中国网6月17日讯 (记者 刘佳)体积不足3个盲盒大、重量只有6公斤——这样一个“袖珍盒子”,却推动了现代医学向前迈进一大步,助力中国科研团队在全球范围内率先实现“让癌细胞脱离重力”的科学猜想。去年6月,这台空间生物打印装置成功“出差”太空,在5天的在轨自主实验中,它为肿瘤患者带回了“来自星星的福音”。

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熊教授正在观察用3D打印的肿瘤模型。制图/孙晓彤

在太空全自动3D打印,癌细胞成倍灭活

“如果我们让癌细胞脱离重力,会发生什么?”英国著名物理学家和宇宙学家霍金的这句话,好比一个重大的科学猜想,引得诸多科学家竞相论证。但受制于众多技术瓶颈,迄今为止,该项研究仍处于起步阶段。直到2023年6月7日,由清华大学科研团队研发的肿瘤模型太空3D打印与培养系统顺利在酒泉卫星发射中心发射升空,进入预定轨道并完成在轨试验,肿瘤模型太空3D打印正式被载入史册,“让癌细胞脱离重力”的重大科学猜想得以真正落地。

尽管3D生物打印技术如今已并不少见,但将3D生物打印带上太空,甚至全自动完成显微镜对焦、数据采集及成像、信息回传等全流程工作,难度系数仍旧颇高。在卫星发射过程中,如何防止液体泄漏、自重过大等细节问题,也需要提前设计在内。“我们选择了做太空的肿瘤研究,大家认为这是个很有挑战的事情,充满着未知和可能。”清华大学机械工程系教授熊卓在接受中国网记者采访时表示,虽然不确定性非常多,但对于科研工作者而言,“干别人没干过的事,而且越有挑战就越有干劲。”

经过3年的研发实践,最终,一台尺寸仅220mm×250mm×150mm,重量约6公斤的小型3D生物打印设备,顺利搭载力箭一号遥二运载火箭进入太空,该设备可自动控制实现3D打印、自动对焦和荧光成像功能,从而实现打印质量保证和及时反馈。经过5天的在轨实验,熊卓团队发现了一些来自太空的肿瘤治疗可能。“我们看到的是,在地面对化疗药物不敏感的肿瘤细胞,在太空却对药物敏感了,几天的时间就被药物杀死了。”熊卓说,“这为将来的太空肿瘤治疗和肿瘤药物研发,带来很多想象空间。或者说,我们也可以畅想未来通过太空旅行来治疗肿瘤的一些方案!”

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太空回传回来3D打印肿瘤细胞视频。制图/孙晓彤

“星辰”是科学的终点,沿途成果+N

人工智能、生物医药、高端新材料……新质生产力,“新”的核心在于科技创新;在于就关键领域、核心技术方面,破解“卡脖子”问题。对于熊卓团队此次的科研项目而言,也是一次新质生产力研发成果的“组合拳”。

“我们在选择生物墨水的时候,希望是一种高粘度的,能够在太空打印时更可控,于是在其中加入了一些无机成分。”熊卓说,“我们发现,在无机成分加入之后,肿瘤干细胞长得更好了。于是,我们又发现了一种新的肿瘤干细胞富集的模型。” 再比如:基于机器学习和人工智能的双色荧光显微镜,可实现自动对焦、图像收集等自动化精密操作,可以广泛应用于生命科学与医学实验室的科学研究。在把3D肿瘤打印设备送往太空的过程中,熊卓团队同时收获了多项科研成果,这对于人工智能、新材料、生物医学等领域,都有着潜在的推动作用。

“太空探索的重要魅力,就是你在赶往目的地的途中会收获很多意想不到的成果。”熊卓说,这些成果都将成为新质生产力的“养料”,加快科技前沿领域突破,助推产业的高质量发展。

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总监制:薛立胜 闵令超

监制:蔡晓娟 赵萱 刘鹏飞

策划:刘佳 王岳

视觉:陶一辉

H5开发、数字人技术:王岳

设计:司诚

文案:韩雅洁 仝选

拍摄及后期:孙晓彤

编审:张艳玲 王月博

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