4D打印，成为研发新药高效工具

文/陈根

众所周知，应用3D打印技术，可以在几个小时内制作完成所需的功能模型，致使整个产品设计制作的过程变得非常迅速而便捷。借助于3D打印，人们可以打印出所想要的物品，不论是器官、食物，甚至是武器，只要能够通过计算机进行三维模型设计的出来，3D打印机就能够打印出来。

而当人们还在熟悉3D打印技术带来的变革时，现在，4D打印技术又在让快速建模产生了根本性的转变。相较于3D打印技术的预先建模、扫描，然后使用物料成形，4D打印技术则直接将设计内置到物料当中，简化了从“设计理念”到“实物”的造物过程，让物体如金刚般“自动”创造。

就如所有物体都因为时间而存在一样，物体形状的改变也需要时间。在时间的维度下，利用特别材料加工的物体，在一些外界激活因素的作用下，其形状能够自行发生改变。与3D打印的预先建模然后使用材料打印不一样，4D打印的逻辑是，先用3D打印机打印出一种刚性的智能材料，然后将这种材料与上述外界激活因素结合，从而按照预先设定的路径完成物体形态的改变。

传统而言，造物过程一般都是，先模拟后制造，或者一边建物一边调整模拟效果。而通过硬件和软件的紧密结合，4D打印技术则颠覆了传统的造物方式。3D打印不仅让造物变得简单、快捷、精准，而且还十倍百倍地压缩了造物成本。4D打印技术则是对3D打印造物方式的再次升级，化传统造物工艺于无形。

现在，博士毕业于罗格斯大学机械工程系的中国科学家杨辰通过 4D 打印的一个名为 Transformable Tube Array（TTA）的工具，实现了从三维细胞培养、到细胞组织切片检测的批量处理。从而达到加速与三维细胞培养相关的药物筛选、新药开发、疾病模型、以及个性化药物等方面的研究周期。

其中，三维细胞培养是将提取出的细胞在体外培养研究的一种方式，后能更好地还原出细胞在生物体内的状态，目前，三维细胞的批量培养已经实现，但培养的三维细胞，一般需要人工逐个完成，而且转移细胞组织时，需要很精细的操作。转移后的后续步骤里，包埋、切片等也同样需要一个个进行。

基于此，研究人员设想利用 4D 打印可变形的 96 孔板嵌套器件，并将其命名为 TTA。在后续转移和切片时，让TTA 带着所有三维细胞样品一起进行，从而达到批量处理的效果。

能够批量处理的TTA 能够加速与三维细胞培养相关的药物筛选、新药开发、疾病模型、以及个性化药物等方面的研究周期。而研究周期的加快，对于各种疾病的攻克、以及面对大流行病时的快速应对都有积极意义。