Robert S. Langer，他是MIT僅有的13個學院教授之一，最年輕的美國科學院、工程院、和醫(yī)學院三院院士。他發(fā)表了1500篇文章，h因子274，總引用超過310,000次。他得了220個大獎，既有美國科學獎章，又有美國技術(shù)獎章，是世上僅有的兩獎兼得的四人之一，還曾獲得伊麗莎白女皇獎。他擁有1100個專利，創(chuàng)立了幾十家成功企業(yè)，技術(shù)賣給了300多家醫(yī)藥公司，提升了20億人生活品質(zhì)。他的研究涵蓋了生物技術(shù)的許多領域，包括組織工程，藥物輸送，生物制造和醫(yī)療設備的開發(fā)。Mark Tibbitt是蘇黎世聯(lián)邦理工學院大分子工程的助理教授。他的研究重點是將聚合物工程、合成化學、機械和生物工程相結(jié)合，以進行生物制造，藥物輸送和機械生物學應用。最近，Robert S. Langer接受了來著Mark Tibbitt的問答，相關內(nèi)容刊登在《自然·通訊》上。
1.?請簡單介紹一下你自己，以及是什么激發(fā)了你對增材制造的興趣?
Robert Langer：我認為我在MIT的實驗室在組織工程和藥物釋放，這兩個關鍵核心領域，做了開創(chuàng)性的工作。我們一直在尋找新興技術(shù)，如增材制造，以便能發(fā)展他們，并加快我們對人類健康的影響。我們對于增材制造的興趣，是在制備個性化植入體，標準化疾病模型的微組織和藥物研發(fā)，以及開發(fā)控制釋放技術(shù)的背景下產(chǎn)生的。這些工作建立在我們在該領域建立的范例的基礎上，并利用了增材制造技術(shù)所提供的新的加工，設計和制造方案。
2.?增材制造如何改變了你所在的研究領域？增材制造技術(shù)使什么成為可能？告訴我們它是怎樣影響你的研究工作的。
Robert Langer：增材制造是一項革命性的技術(shù)，它為許多領域的研究人員提供了更便捷的手段來設計他們所生產(chǎn)的材料的形式和功能。當增材制造從原型技術(shù)過渡到生產(chǎn)手段時，我們已經(jīng)見證了它對設計和開發(fā)商品所施加的影響。在生物醫(yī)學領域，增材制造技術(shù)在組織工程和藥物釋放方面展現(xiàn)了特定的優(yōu)勢，相較于傳統(tǒng)加工方法，它能夠制造出復雜結(jié)構(gòu)和詳細的幾何圖形。此外，增材制造利用數(shù)字設計來進行高精度制造，能夠制備基于醫(yī)學影像的個性化植入體。
增材制造對我研究工作的影響，用最近的例子可以說明，我們證明了先進立體光刻技術(shù)（增材制造技術(shù)中的一種）使復雜的血管化組織構(gòu)造成為可能。人類尺度結(jié)構(gòu)的血管化仍然是組織工程領域的一個主要挑戰(zhàn)，增材制造可能是解決這一挑戰(zhàn)的一個解決方案。
在我們的實驗室，增材制造已經(jīng)被用于設計多材料結(jié)構(gòu)，以幫助外科醫(yī)生設計更好的氣管支架。我們還利用生物打印來制備可復制的3D組織模型，用以研究疾病過程和進行體外藥物測試。這包括與哈佛醫(yī)學院的Elena Aikawa合作設計微型心臟瓣膜模型，以研究鈣化性瓣膜疾病。我們還將該技術(shù)應用于藥物遞送和醫(yī)療設備設計之中，Yong Kong和Giovanni Traverso使用了增材制造工藝來設計胃部駐留設備。
3.?增材制造如何才能被更廣泛地采用？是否有任何必須克服的具體障礙？
Robert Langer：雖然增材制造技術(shù)已經(jīng)提高了我們設計復雜而精確的生物材料的能力，但一些未解決的問題阻礙了其被廣泛采用和臨床應用。通常，增材制造工藝在生產(chǎn)規(guī)模和速度以及最終零件的分辨率和復雜性方面受到限制。像Carbon公司商業(yè)化的連續(xù)液界制造技術(shù)、體積增材制造和多材料印刷技術(shù)提高了增材制造制備產(chǎn)品的速度，分辨率和復雜性。然而，需要進一步的發(fā)展增材制造技術(shù)以實現(xiàn)具有高度復雜性的多細胞組織構(gòu)建和快速生產(chǎn)個性化植入物以及個性化藥品的設計。
當前的另一個挑戰(zhàn)是適用于增材制造工藝的生物材料的范圍。生物材料領域取得了長足的進步，存在許多FDA批準的用于醫(yī)療器械設計的材料。其中許多適用于增材制造工藝，但并非全部。我們將需要繼續(xù)與工程師，材料科學家和臨床醫(yī)生緊密合作，以開發(fā)與增材制造工藝整合在一起的下一代生物相容性材料。
在生物醫(yī)學方面，增材制造工藝被廣泛采用的另一個挑戰(zhàn)是監(jiān)管批準。包括FDA在內(nèi)的監(jiān)管機構(gòu)已經(jīng)為如何在監(jiān)管過程中考慮增材制造提供了指南，并且已經(jīng)批準了某些產(chǎn)品。但是，對于由增材制造工藝制備的生物醫(yī)學產(chǎn)品的臨床生產(chǎn)將如何進行操作以及是否需要像標準醫(yī)療器械制造中那樣集中生產(chǎn)，或者是否允許各個護理中心或藥房進行分散生產(chǎn)，仍存在不確定性。
4.?展望未來：您認為增材制造的下一步發(fā)展方向是什么？
Robert Langer：我們認為，增材制造將在受益于數(shù)字設計，快速生產(chǎn)和個性化制造的生物醫(yī)學工程領域產(chǎn)生最大的影響。將來，這可能包括設計復雜的組織結(jié)構(gòu)，即在單個細胞水平上具有空間分辨率，同時包含血管化和神經(jīng)分布?；卺t(yī)學影像的數(shù)字設計和制造可能會推動專門針對特定患者或患者亞群構(gòu)建的精密生物材料的范式。最后，增材制造的新興用途是個性化藥物遞送系統(tǒng)的設計，未來的藥物開發(fā)可能會將控釋技術(shù)與增材制造相結(jié)合，以進一步實現(xiàn)個性化藥物遞送。
5.?對您來說，增材制造和3D打印之間有區(qū)別嗎？?如果它們不等同，它們有何不同？
Robert Langer：這些術(shù)語的定義不是很精確，但是一種觀點認為3D打印描述了通過連續(xù)的逐層形成來構(gòu)建3D結(jié)構(gòu)的過程，例如將許多打印物堆疊到3D對象中。相對于傳統(tǒng)的減材制造，增材制造是一個更全面的術(shù)語，它描述了可用于通過添加，組合或連接材料成分（包括逐層以外的材料）來制造3D結(jié)構(gòu)的所有過程。這兩個術(shù)語都描述了生成3D對象的方法，并且在實踐中，它們經(jīng)常成為同義詞。
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