麻省理工學(xué)院（MIT）的研究團(tuán)隊(duì)已成功培育出實(shí)驗(yàn)室生長(zhǎng)的木質(zhì)細(xì)胞，這些細(xì)胞為開(kāi)發(fā)新型可持續(xù)3D打印生物材料奠定了基礎(chǔ)。通過(guò)培養(yǎng)植物基組織，科研人員成功調(diào)控了材料形態(tài)，避免了傳統(tǒng)木材采伐中的資源浪費(fèi)。盡管當(dāng)前研究仍處于早期階段，但團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，該技術(shù)未來(lái)可應(yīng)用于3D打印環(huán)保家具或生產(chǎn)合成木材，以緩解日益嚴(yán)峻的森林砍伐危機(jī)。

    木材生產(chǎn)的革命性替代方案

    該研究項(xiàng)目的主要負(fù)責(zé)人阿什利·貝克維斯（AshleyBeckwith）指出：“當(dāng)前，我們僅利用植物的一小部分，卻需要投入大量資源種植整株植物。這種模式亟需向資源依賴度更低的新型材料生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)型。”

    木材及其他植物基材料因可再生性被廣泛用于消費(fèi)品制造與能源生產(chǎn)，但其過(guò)度依賴已導(dǎo)致全球大規(guī)模森林砍伐，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成深遠(yuǎn)影響。傳統(tǒng)木材生產(chǎn)方式歷經(jīng)數(shù)百年未有本質(zhì)改變——需先種植整株植物，再收割有用部分，剩余部分往往作為廢棄物處理或焚燒。這種方法不僅造成大量樹(shù)木浪費(fèi)，還因土地占用、肥料使用及運(yùn)輸成本而面臨經(jīng)濟(jì)壓力。

    相比之下，實(shí)驗(yàn)室培育的生物材料具有顯著優(yōu)勢(shì)：其可按需求規(guī)格精準(zhǔn)生長(zhǎng)，無(wú)需丟棄多余部分，從而緩解農(nóng)業(yè)資源壓力。盡管“微繁”技術(shù)（將小型植物樣本培育為大規(guī)模種子）此前多用于珍稀物種保護(hù)，但MIT團(tuán)隊(duì)通過(guò)創(chuàng)新性結(jié)合該技術(shù)與3D打印工藝，成功開(kāi)發(fā)出具有可調(diào)特性的新型生物材料，并實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜結(jié)構(gòu)的規(guī)模化打印。

    實(shí)驗(yàn)室培育生物材料的突破

    為驗(yàn)證技術(shù)可行性，科研人員選取模式植物百日草線蟲(chóng)的活細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)。這些細(xì)胞被置于含營(yíng)養(yǎng)物的凝膠支架中，無(wú)需依賴陽(yáng)光或土壤即可生長(zhǎng)。通過(guò)調(diào)控激素濃度、pH值、細(xì)胞密度及功能參數(shù)，研究團(tuán)隊(duì)成功誘導(dǎo)細(xì)胞形成木質(zhì)素增強(qiáng)的次生細(xì)胞壁，最終轉(zhuǎn)化為木質(zhì)凝膠材料。

    在材料制備完成后，科學(xué)家結(jié)合3D生物打印與注塑成型技術(shù)，制造出薄層樹(shù)形測(cè)試結(jié)構(gòu)。盡管樣品在十天內(nèi)保持了70%以上的細(xì)胞存活率，但其機(jī)械強(qiáng)度仍較低，目前尚不適用于家具等承重結(jié)構(gòu)。因此，該研究被視為概念驗(yàn)證，證明其比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)方法更具效率潛力。隨著培養(yǎng)參數(shù)的優(yōu)化，團(tuán)隊(duì)預(yù)期未來(lái)可開(kāi)發(fā)出多種3D打印家用產(chǎn)品，最大限度減少對(duì)自然生態(tài)的干擾。

    貝克維斯總結(jié)道：“雖然目前尚無(wú)法直接打印完整家具，但這一愿景具有重要啟示意義。我們希望借此研究激發(fā)更多科研力量參與，共同推動(dòng)技術(shù)落地?！?/div>

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