在當前的3D打印領域，3D生物打印器官可以被稱為圣杯之一，世界各地的眾多研究團隊都正在努力實現3D打印可植入的組織。日前，哈佛大學的研究人員朝著這個方向完成了重要的一步。在一次探索心臟組織工程的嘗試中，由該校教授Kit Kevin Parker帶領的一個團隊打造出了一條“活”的微型魔鬼魚（又稱黃貂魚、刺鰩）。據悉這個神奇的生物機器人是用大鼠心臟肌肉組織和3D打印的黃建軟骨組成的，它能夠對光的脈動產生反應。

　　當然，在這里“活”一定是打引號的，因為這條硬幣大小的魔鬼魚并不是真正活的。盡管這些組織細胞是活的，而且它們也能夠對光線產生反應，以方便移動，但該生物實際上并不能進行自主決策、繁殖等。盡管如此，這也可以稱得上是顛覆性的突破，并足以推動機器人、人工智能、生物工程和3D生物打印領域更多的創新。

　　對大多數顛覆性突破一樣，它也開始于一個簡單的想法。兩年前，Parker教授帶著年輕的女兒去波士頓的新英格蘭水族館，在那里他看到自己的女兒完全沉迷于魔鬼魚。教授看著展覽，開始思考如何開發能夠以類似蜿蜒模式移動的肌肉。“突然就像一道閃電擊中了我，它看起來很像心臟的肌肉層，這使我找到了用肌肉組織打造該系統的方法。”他回憶道。

　　左側是人造的魔鬼魚，右側是真正的魔鬼魚

　　這個不尋常的概念被Wyss研究員Sung-Jin Park接受，并迅速成為哈佛大學應用科學與工程學院疾病生物物理學組研究人員的一個新的研究項目，牽涉其中的還有來自伊利諾伊大學、密歇根大學和斯坦福大學醫學中心的研究人員。

　　它是如何工作的？簡單地說，這條小小的魔鬼魚結合工程、細胞培養、遺傳學和生物力學等領域的最新科技進展于一體，其重量只有10克，其骨架是用非常薄的黃金3D打印而成的，上面還鋪了兩層薄薄的彈性聚合物。該聚合物上面覆蓋了大約20萬個活的心肌細胞，這些細胞取自大鼠的心肌。

　　為了控制細胞，團隊使用了光遺傳學技術，這是一種神經科學研究的常用方法，即用光來打開和關閉神經。神經元或心臟肌肉并不會自動對光產生反應，但通過光遺傳學，可以通過一段DNA對細胞進行升級。這段特殊的DNA編碼代表了一種可以對光產生反應的蛋白，從而使細胞呈現光敏感性。

　　如今，當光線爆發時，經過基因修改的細胞收縮，然后推動鰭向下滑動，當細胞放松時，該人造魔鬼魚的骨架會將鰭收回來。結果就是這樣一個根據光線波動來游泳的魔鬼魚機器人。

　　Parker教授指出，在這個設計中，細胞起到了傳感器和致動器的作用，這既有好處也有缺點：雖然活的肌肉細胞比合成的致動器更節能，但它們也很容易受傷害。為了保持其活力，它們需要浸泡在帶糖和鹽的溫暖溶液里。

　　在每個鰭上加上一個光源，使研究人員能夠分別刺激右側或左側的鰭，并操縱這個生物機器人向任意方向移動。不同頻率的光可以控制鰭的速度，進而改變魔鬼魚的速度。

　　在這個研究中，Park將其對于水生生物的興趣與他想要了解心臟及其解剖結構的各個方面是如何幫助血液在體內移動的需要結合了起來。泵送和液體運動是海洋里的生命形式都非常擅長的東西，他說。

　　盡管可能還要好幾年Parker才能夠打造出真正的人造心臟，不過這條幾乎活生生的3D打印鰩魚肯定是其朝著正確方向邁出的非常重要一步。目前這項研究被發表在了最新一期的《Science》雜志上，論文題目是《心臟制造者的下一步：一只“混合生物”鰩（Heartmaker's next step: a ray ‘biohybrid’）》。