近日，由我國科學(xué)家領(lǐng)銜的科研團隊將三項研究成果分別發(fā)表在國際一流科研期刊《自然》《先進材料》《先進功能材料》上。
事實上，很多前沿的科研探索，越來越關(guān)注人類生活的實際需要、精神享受與審美快感，傳達著這一信號：原來，科技也可以很浪漫。
給父母安裝“可穿戴設(shè)備”可隨時掌握父母健康狀況
比萌物“大白”更炫酷的機器人來了液態(tài)金屬機器人。
在清華大學(xué)教授劉靜的實驗室中，出現(xiàn)了這樣一幕：電解液中，一張薄膜瞬間變?yōu)橹睆郊s5毫米的液態(tài)鎵(jiā)金屬球，并在吞“食”0.012克鋁后，以每秒5厘米的速度移動，且其形態(tài)可以隨槽道的寬窄自動變形調(diào)整，蜿蜒前行，整個過程宛如科幻影片中的液態(tài)金屬機器人“終結(jié)者”。它的神奇之處在于：“吃”食物、自主運動、能變形、能“代謝”、易無縫組合、運動方向可控……
劉靜說，由于智能材料可柔性好、自驅(qū)動、能變形，在傳感器的幫助下，可以讀取并模擬遠方活體行為信息，實現(xiàn)“遠程握手”“遠程擁抱”等應(yīng)用場景。這意味著兩個天各一方的人，可以通過科技觸及對方，世上不再有“觸不到的戀人”。
由于“仿生物”液態(tài)金屬機器人可以實現(xiàn)不同形態(tài)之間的自由轉(zhuǎn)換，以執(zhí)行高難度的特殊任務(wù)，因此可以在未來廣泛應(yīng)用于軍事、醫(yī)療與科學(xué)探索等多種領(lǐng)域的多元場景?！爱?dāng)液態(tài)機器人穿上皮膚，即可實現(xiàn)由‘水生’向‘陸生’的進化。”
于是到那時，比“大白”更貼心的“仿生物”液態(tài)金屬機器人不僅可以扮演柔性執(zhí)行器、穿過門縫找到你，還可以模擬遠在天邊的親友來與你握手、擁抱。
身在異鄉(xiāng)的你，面對一天天老去的父母，是否常有一種想見不能見的傷痛?如今，“可穿戴技術(shù)”可以通過生物體監(jiān)控，讓你隨時感知遠方親朋的一舉一動，堪稱“異鄉(xiāng)人的福音”。這種穿戴技術(shù)究竟有多神奇?不論你身在何方，爸媽夜間睡眠時體溫如何、早晨有沒有外出晨跑、白天的脈搏如何等生物體信息都可以為你掌握。當(dāng)然，如果你是一名小學(xué)生，恐怕不得不以“犧牲自由”為代價，因為一旦穿戴這種設(shè)備，你的一舉一動就會被父母盡收眼底。
據(jù)介紹，可穿戴設(shè)備是一種可以安裝在人、動物和物品上，并能感知、傳遞和處理生物體生理信號的計算設(shè)備，柔性傳感器是可穿戴設(shè)備的關(guān)鍵基礎(chǔ)部件。近日，北京科技大學(xué)的張躍教授課題組發(fā)現(xiàn)，通過一根鉛筆和一張普通的紙，就能很快在生物體表面“畫”出一個柔性傳感器。
他們的方法是將一根碳素鉛筆在普通的紙上固定一個方向涂擦幾次，形成一條連續(xù)的筆跡，通過連接電極輸出信號，即可輕松獲得可穿戴傳感器。將其粘附于關(guān)節(jié)處，便可監(jiān)控顯示身體的運動。該器件具有很高的靈敏度，能夠快速響應(yīng)，同時還能大大降低可穿戴設(shè)備的成本。這不僅能實現(xiàn)器件的高效節(jié)能環(huán)保，更重要的是能夠廣泛應(yīng)用于人體運動學(xué)、結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測、智能家居等領(lǐng)域。從此，身居遠方的你，還會為不能隨時得知親人健康狀況而憂慮嗎?
“創(chuàng)意經(jīng)濟時代，科技的空間越來越大，與我們的刻板印象不同的，它本身也有生命，有用、有趣、富有魔力。”科學(xué)家劉靜說。
3D打印活體器官或替代“原裝”器官延長生命
人們慣常接受的知識是，人類的器官會慢慢退化、衰竭。然而，如今科技告訴你，由器官損傷或衰竭導(dǎo)致的壽命“天花板”被突破，生命體器官可以借助3D打印替代“原裝”器官。
由清華大學(xué)化學(xué)系劉冬生課題組參與研發(fā)的DNA水凝膠材料成功應(yīng)用于活細胞的3D打印，并可以做到秒級成型，被業(yè)界稱為“一種非常有前景的打印三維組織和人工器官的材料”。
這種材料得以應(yīng)用于活體器官打印的優(yōu)勢在于什么?研究員劉冬生解釋說，此新型水凝膠材料能夠同時滿足多項活細胞3D打印的需求：秒級成型;條件溫和，過程完全在生理條件下完成，不涉及化學(xué)反應(yīng)以及能夠?qū)毎斐蓚Φ耐饨绱碳?強度、通透性好，打印出來的產(chǎn)品不變形、不易被軟化，可以保證細胞營養(yǎng)物質(zhì)的輸送;具有較強的觸變性和自修復(fù)性能，在細胞生長的同時可以不斷改變自身的結(jié)構(gòu);更重要的是，它可根據(jù)需要迅速分解不殘留，最終使打印出的活體器官實現(xiàn)成功移植。
國外科學(xué)家對此評論，此凝膠可以通過多層打印實現(xiàn)厘米級結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，具有足夠好的強度以維持其形狀，避免塌縮或溶漲，且使共同打印的活細胞保持活性。
未來，越來越多的人體器官可以被打印成型。由此我們可以大膽想象：借助3D打印器官，未來人們的生命可以被延長。
人類移植心臟：可先植入動物體內(nèi)發(fā)育
毫無疑問，3D打印是掀起當(dāng)前全球技術(shù)革命的關(guān)鍵，對于這一超出普通人認(rèn)知的先進技術(shù)，自然也需要超前與大膽的研究構(gòu)想。人體每一個器官內(nèi)部的血管、神經(jīng)、元素、細胞均非常復(fù)雜，有限的技術(shù)所制造的東西如何才能替代無限的器官?
目前，美國已出現(xiàn)3D打印的膀胱、腎臟被成功移植進人體的先例，導(dǎo)致外界對醫(yī)療界打印活體器官充滿了期待。
中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副理事長、美國Drexel大學(xué)教授周功耀在2014世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)博覽會上指出，對于亟待更換器官、瀕臨死亡的重病患者，3D打印活體器官是一種緊急的補救措施，“這種方法有可能成功或者在患者身體中起到一定作用，患者就暫時能夠繼續(xù)生存?！?/p>
但是，病人能夠繼續(xù)生存多長時間、器官能否正常運作且會不會產(chǎn)生毒副作用?對于這些問題醫(yī)生都無法在當(dāng)下立刻確認(rèn)，只能長時間跟蹤病人的情況。周功耀指出，3D打印活體器官至少需要觀察病人長達幾十年的時間，“這樣才能確認(rèn)器官是不是真的好用，因此判定3D打印器官技術(shù)成熟所需的時間還很長?！弊顬殛P(guān)鍵的是，從細胞組織入手的活體器官打印難度極大，人體細胞極為“嬌嫩”，確保其在打印過程中成活非常困難，酸度、pH值、養(yǎng)分、二氧化碳等都對細胞的活性有很大的影響。
基于種種技術(shù)難題，業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，距離3D打印人體器官產(chǎn)品化至少還需要10～15年的時間。一家生物科技公司總裁劉青舉例說，如對于需要移植心臟的患者，他大膽設(shè)想可以先在體外通過3D打印技術(shù)培養(yǎng)心臟，再移植入轉(zhuǎn)基因動物的體內(nèi)?！耙赞D(zhuǎn)基因動物作為生物反應(yīng)器，心臟的血管、神經(jīng)等能較快發(fā)育完整，之后再將心臟拿出植入人體我認(rèn)為這個方法具有一定的可行性?！眲⑶嗾f。