文╱編譯江昱蓁
以生物墨水製造組織 提高生化戰的防護治療
美國陸軍作戰能力開發指揮部生化中心近日宣布與美國夏威夷大學建立戰略研究夥伴關係，除研究如何使用3D列印皮膚與培育的組織，治療受生化戰劑攻擊、燒燙傷及作戰負傷的士兵外，還將探索「前進製造」（forward manufacturing ），將生物列印由實驗室投入偏遠與高風險地區，提升戰士存活率與作戰效能。
隨著陸軍退役上校巴恩希爾（Jason Barnhill）走入夏威夷大學馬諾分校伯恩斯醫學院的實驗室，為實驗室帶來30年的服役經驗與保護戰場士兵的使命。如今他是細胞與分子生物學系副教授，研究利用生物列印技術建構人體組織模型。
陸軍與夏威夷大學近日簽署的合作研究與研發協議（CRADA），旨在利用生物列印強化現有體外平台器官模型。生物列印是一種尖端科技，以「生物墨水」取代塑膠來製造類似器官的結構。這些由人體幹細胞製成的模型有助於改善士兵受到燒傷，或暴露在化學戰劑與抗藥性細菌之下，以及其他化學生物威脅的防護與治療。
美國陸軍聲明稿指出，這種利用細胞墨水的技術可複製出如皮膚層等組織或器官的3D模型，了解身體暴露在化學、生物下的反應，更好地歸納與評估戰士在面臨的各種傷害威脅時的治療方式。
這項研究是該校與陸軍作戰能力開發指揮部（DEVCOM）生化中心最新合作的一部分。巴恩希爾說，「我們計畫使用這些模型進行生物醫學測試，而不使用動物模型。動物模型有諸多缺點，我們希望我們的模型能避免這些缺點」。
他解釋，人源（human-based）模型比動物實驗更精準。「人類基因組的反應與實驗小白鼠的反應截然不同」，「我希望我們的模型能避免動物模型的各種缺點」，還說由於夏威夷地理位置，「在夏威夷研發生物列印與其他前進製造技術非常關鍵。理想狀況下我們可提升能力然後協助他人」。
陸軍聲明稿解釋，DEVCOM與夏威夷大學展開的兩項倡議，目的為利用生物材料與前進製造來強化戰士的存活率與作戰效能。相關工作是透過一項CRADA與兩份初步聯合工作聲明（JWS）執行，這讓兩組織能夠進行各種項目的合作，從器官晶片到廣泛地各種前進生產與維修能力，進而支援夏威夷的美國印太司令部。
可按需求客製醫療方案 偏遠地區也能獲後勤支援
DEVCOM生化中心於2025年3月14日簽署協議與首份JWS。據此，巴恩希爾將與DEVCOM生化中心的生物工程研究員李普莉西拉合作，為五角大廈研發器官模型以供各種化合物評估之用。
李普莉西拉負責研究生物列印細胞培養模型，用於研究免疫反應並研發各種用途的下一代生物材料。巴恩希爾也特別專注在眼部的相關研究，「我對角膜特別有興趣，以及如何製作角膜模型用於暴露於化學或傳染病的研究」。
受到家族有黃斑部病變史的影響，巴恩希爾也探索防止化學灼傷的3D列印隱形眼鏡的可能性。「我一直與一些同僚討論這個想法，也許能3D列印某種隱形眼鏡或其他可保護眼睛的東西」。
夏威夷大學伯恩斯醫學院院長舒梅克（Sam Shomaker）說，這項計畫可拯救全球身處前線的士兵與平民性命。透過將創新生物製造科技推廣至更多的偏遠地區，該院正協助美軍拓展任務至太平洋與全球。
CRADA第二階段的JWS則要發揮夏威夷大學在美國印太司令部地區的在地優勢，與前進製造研發能力。協議讓DEVCOM與夏威夷發展前進製造能力，以建立更廣泛的區域網路，而新網路能增加供應鏈韌性，推動國防創新，改善資訊共享與促進合作。
軍事新聞網站「下一代國防」指出，由於夏威夷大學鄰近印太司令部，故合作在夏威夷啟動，也讓該校成為區域國防創新的關鍵參與者。研究團隊計畫在印太地區的艱困環境部署生物列印與其他製造工具，以建立遠端、「短期出現」（pop up）式實驗室，按需求客製化醫療方案，讓遠離後勤支援中心的區域戰備得以強化。
此外，研究團隊也將探索如何讓前進製造技術提高區域供應鏈韌性與加速維修能力，進而為陸軍不斷擴大的科技工具包增添戰略優勢。第二階段也會驗證這種發散式製造模式的後勤、維持及裝備維修在戰場上的適應性，達到減少對傳統補給路線的依賴，縮短衝突或危機期間的維修時間之目的。
這項研究也為改善與區域同盟的作業互通性奠定基礎，而至也是維持美軍在印太地區戰略優勢的關鍵因素。更重要的是，研究不只增強美軍在印太地區的軍事戰備能力，也為人道主義、救災及民用醫療的軍民兩用創新奠定基礎。隨著威脅愈來愈複雜與擴散，靈活且以科技為動力的解方將成為維持作戰效能與穩定區域的關鍵。
●看歷史／電路印在皮膚上 用完可直接剝離
這並非美軍首次進行3D列印與皮膚相關研究；早在2018年，美國明尼蘇達大學就研發可直接在皮膚上3D列印電路的科技，讓士兵在戰場也能簡單列印感測裝置、太陽能電池等裝備。
相較於傳統3D列印是使用高溫熱熔塑膠、金屬等材質，新技術使用銀薄片製成的特殊墨水，可在室溫下列印於人體上而不造成傷害。為避免人體在列印過程晃動，新的3D印表機擁有機器視覺，能根據人體晃動程度調整印刷位置與角度，這讓其即使在戰場也能即時列印電子器材。使用後可用鑷子將電路由身體上剝離，或直接以水清洗去除。
由於攜帶式的3D印表機僅400美元，卻能讓士兵帶著它趕赴戰場，並在有需要時列印各種裝備；此外，該項技術也能運用在皮膚病治療，讓其擁有多元應用的可能。
原文出自《好讀周報》835期
