บทที่ 1618 : เครื่องพิมพ์ชีวภาพ มิติ | บทที่ 1619 : จะ "พิมพ์" ชีวิตได้อย่างไร

บทที่ 1618 : เครื่องพิมพ์ชีวภาพ มิติ

"อันดับแรก เทคโนโลยีการเพาะเลี้ยงอวัยวะจากการโคลนสเต็มเซลล์ ในปัจจุบันทิศทางการวิจัยที่เป็นสากลคือการใช้หนูทดลองในการทดลอง โดยผ่านการแทรกแซงการโคลนสเต็มเซลล์เพื่อเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่ออวัยวะมนุษย์ที่เกี่ยวข้องออกมา เช่น หู หัวใจ และอื่นๆ

พวกเรามองว่าเทคโนโลยีนี้มีความหมายในเชิงการใช้งานจริงไม่มากนัก ดังนั้นเราจึงละทิ้งทิศทางการวิจัยนี้ และมุ่งเป้าไปที่ขั้นตอนเดียวจบเลย นั่นคือทำอย่างไรให้เพาะเลี้ยงอวัยวะเทียมที่สมบูรณ์ขึ้นมาในรกเทียมได้

รกเทียมนี้อาจมองได้ว่าเป็นตู้เพาะเลี้ยงอวัยวะเทียม หลักการสำคัญของมันคือการจำลองสภาพแวดล้อมการเจริญเติบโตและการดำรงอยู่ของตัวอ่อนและอวัยวะ เพื่อเพาะเลี้ยงอวัยวะโคลนจากระยะตัวอ่อนให้เติบโตจนเป็นอวัยวะที่สมบูรณ์

ด้วยวิธีนี้ ขอเพียงแค่เทคโนโลยีนี้วิจัยได้สำเร็จ ก็จะสามารถนำออกสู่ตลาดเพื่อใช้ในเชิงพาณิชย์ได้อย่างรวดเร็ว เราสามารถสร้างโรงงานเพาะเลี้ยงอวัยวะชีวภาพแบบนี้ได้ หรืออาจจะส่งมอบรกเทียมหรือตู้เพาะเลี้ยงอวัยวะเทียมนี้ให้กับโรงพยาบาลต่างๆ เพื่อให้แต่ละโรงพยาบาลดำเนินการเพาะเลี้ยงด้วยตนเอง

เช่นนี้แล้ว ก็จะสามารถให้การรักษาผู้ป่วยได้อย่างทันท่วงที ช่วยชีวิตผู้ป่วยได้มากขึ้น และยังลดค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องลงได้อย่างมหาศาล ซึ่งเป็นการลดภาระให้กับผู้ป่วย

ที่สำคัญกว่านั้น เราใช้เนื้อเยื่อสเต็มเซลล์จากภายในร่างกายของผู้ป่วยเองมาทำการโคลนและเพาะเลี้ยง ดังนั้นอวัยวะโคลนที่เพาะเลี้ยงออกมาได้ โดยเนื้อแท้แล้วก็คืออวัยวะของผู้ป่วยเอง ดังนั้นการปลูกถ่ายอวัยวะโคลนชนิดนี้ จึงไม่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาต่อต้านใดๆ ทำให้ผู้ป่วยไม่ต้องรับประทานยาต้านการปฏิเสธจำนวนมากหลังการผ่าตัด

และเนื่องจากความเข้ากันได้ของตัวอวัยวะเองมีค่อนข้างสูง ดังนั้นสถานการณ์การฟื้นตัวของผู้ป่วยหลังการผ่าตัดจึงน่าพึงพอใจเป็นอย่างมาก"

เมื่อได้ฟังคำแนะนำง่ายๆ ของอู๋ฮ่าว ผู้เชี่ยวชาญทั้งหลายต่างก็ต้องตกตะลึง ไม่คิดว่าพวกอู๋ฮ่าวจะมีความทะเยอทะยานยิ่งใหญ่ขนาดนี้ ถึงขั้นลงมือเริ่มจากสิ่งที่ยากที่สุดโดยตรง

แต่พอลองคิดดู ทุกคนก็เข้าใจวิธีการของพวกอู๋ฮ่าว สำหรับพวกเขาแล้ว ทุกโครงการจะต้องมีมูลค่าทางการตลาด แทนที่จะทำตามขั้นตอนไล่กวดกลุ่มบริษัทยายักษ์ใหญ่หรือสถาบันวิจัยชีวภาพ สู้หาหนทางใหม่แล้วพัฒนาแบบก้าวกระโดดไปเลยดีกว่า

ทิศทางนี้ดูเหมือนจะเสี่ยงเกินไปสักหน่อย แต่หากทำสำเร็จ ผลตอบแทนจะมหาศาลมาก ผลประโยชน์ที่ได้นั้นเกินขอบเขตทางเศรษฐกิจไปไกลแล้ว และยกระดับไปสู่ขั้นที่สูงกว่า ความหมายของมันจะเป็นการปฏิวัติอย่างไม่ต้องสงสัย และจะส่งผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อมนุษยชาติและโลกในอนาคต สถานะในหน้าประวัติศาสตร์อาจไม่ด้อยไปกว่าการที่มนุษย์ประดิษฐ์คอมพิวเตอร์ อินเทอร์เน็ต หรืออาจจะเหนือกว่าเสียด้วยซ้ำ

ปล่อยให้ทุกคนถกเถียงกันครู่หนึ่ง อู๋ฮ่าวจึงพูดต่อว่า: "เทคโนโลยีการพิมพ์อวัยวะชีวภาพ 3 มิติ ก็ตามชื่อเลยครับ คือการใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติมาพิมพ์อวัยวะ

เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิตินี้ทุกคนคงเข้าใจกันดี ปัจจุบันเทคโนโลยีนี้ได้ถูกนำมาใช้ในวงการแพทย์แล้ว เช่น การผ่าตัดเปลี่ยนข้อต่อจำนวนมากในปัจจุบัน ก็ใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติมาพิมพ์ข้อต่อเทียมที่เกี่ยวข้อง

เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีแบบดั้งเดิม ข้อต่อเทียมที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี 3 มิติแบบนี้เกิดจากการสแกนรูปร่างข้อต่อเดิมของผู้ป่วยแล้วพิมพ์ออกมา จึงมีความเข้ากันได้สูงกว่า และเอื้อต่อการฟื้นตัวของผู้ป่วยมากกว่า

ส่วนเทคโนโลยีการพิมพ์อวัยวะชีวภาพ 3 มิตินี้ ก็คือการใช้หลักการของเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ มาพิมพ์เนื้อเยื่ออวัยวะ และในทางทฤษฎีแล้ว เทคโนโลยีนี้ไม่เพียงแต่พิมพ์อวัยวะได้เท่านั้น แต่ยังสามารถพิมพ์ชิ้นส่วนร่างกายต่างๆ ของมนุษย์ได้ด้วย เช่น ผิวหนัง กล้ามเนื้อ มือเท้า หรือแม้แต่ 'อะไหล่' บางชิ้นบนร่างกาย เป็นต้น"

ฮ่าๆๆๆ...

เมื่อได้ยินคำพูดของอู๋ฮ่าว ทุกคนที่นั่งอยู่ต่างก็พากันหัวเราะอย่างรู้กัน

อู๋ฮ่าวยิ้มตาม แล้วเริ่มพูดต่อ: "ความยากของเทคโนโลยีนี้ คือจะใช้เซลล์พิมพ์เนื้อเยื่ออวัยวะที่มีชีวิตออกมาได้อย่างไร

ต้องรู้ก่อนว่า ตอนนี้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติพัฒนาไปรวดเร็วมาก เทคโนโลยีการพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติก็พัฒนาไปเร็วเช่นกัน ปัจจุบันมีบริษัทที่ใช้เครื่องพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติพิมพ์เนื้อดิบออกมาได้แล้ว ซึ่งเนื้อสัมผัสเหมือนกับเนื้อจริงทุกประการ

แต่ว่านะครับ มันมีปัญหาอยู่อย่างหนึ่ง นั่นคือเนื้อดิบที่พิมพ์ออกมาด้วยเทคโนโลยีเหล่านี้มันตายแล้ว ไม่ใช่ของมีชีวิต ดังนั้นเนื้อดิบที่พิมพ์ออกมาเหล่านี้จึงใช้ได้แค่เพื่อการบริโภคเท่านั้น

แต่เทคโนโลยีการพิมพ์อวัยวะชีวภาพ 3 มิติของเราต้องการพิมพ์เนื้อเยื่ออวัยวะที่มีชีวิตออกมา พูดภาษาชาวบ้านก็คือเนื้อเป็นๆ ไม่ใช่เนื้อตาย เราไม่ได้จะเอาพวกมันมาทำกับข้าว และยิ่งไม่ได้จะเอามาทอดสเต็ก แต่จะนำไปปลูกถ่ายในร่างกายผู้ป่วย ถ้าเป็นอวัยวะที่ตายแล้ว นอกจากจะช่วยชีวิตผู้ป่วยไม่ได้ ยังอาจนำอันตรายมาสู่ผู้ป่วยอีกด้วย

ดังนั้นจะพิมพ์เนื้อเยื่ออวัยวะที่มีชีวิตออกมาได้อย่างไร นี่คือปัญหาหลักที่เราต้องพิชิตให้ได้"

พูดถึงตรงนี้ อู๋ฮ่าวก็หยิบแก้วน้ำขึ้นมาจิบ แล้วพูดต่อท่ามกลางสายตาที่เฝ้ารอของทุกคน: "เพื่อที่จะพิชิตปัญหานี้ เราจำเป็นต้องลงมือจากสองด้าน

อันดับแรก เราต้องเตรียมวัสดุสิ้นเปลืองที่เครื่องพิมพ์ชีวภาพ 3 มิตินี้ต้องการ วัสดุสิ้นเปลืองชนิดนี้หาซื้อไม่ได้ ต้องเพาะเลี้ยงขึ้นมาเอง

นักวิทยาศาสตร์ของเราเห็นว่า แทนที่จะใช้เซลล์จากผู้อื่น สู้สกัดเซลล์จากร่างกายผู้ป่วยโดยตรงมาเพาะเลี้ยง แล้วค่อยใช้เซลล์เหล่านี้มาพิมพ์เนื้อเยื่ออวัยวะจะดีกว่า

ด้วยวิธีนี้ จะทำให้เนื้อเยื่อและอวัยวะที่พิมพ์ออกมาไม่เกิดภาวะต่อต้านหลังการปลูกถ่าย ซึ่งเป็นผลดีต่อการฟื้นตัวของผู้ป่วย

ดังนั้นในส่วนนี้ยังคงต้องใช้เทคโนโลยีการเพาะเลี้ยงโคลนเซลล์ ว่าจะทำอย่างไรให้นำเซลล์ที่สกัดจากผู้ป่วยมาเพาะเลี้ยงโคลนจนได้เซลล์วัสดุสิ้นเปลืองที่เหมาะสำหรับอุปกรณ์การพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติ

ลำดับถัดมา สิ่งที่เราต้องแก้ไขคือหัวใจสำคัญที่สุดของเทคโนโลยีนี้ นั่นคืออุปกรณ์การพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติ

หลักการและเทคโนโลยีของเครื่องพิมพ์ 3 มิตินั้นจริงๆ แล้วไม่ซับซ้อน การผลิตก็ง่ายดาย ปัจจุบันเทคโนโลยีด้านนี้ในท้องตลาดมีความสมบูรณ์มากแล้ว

แต่เครื่องพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติ กลับเป็นสาขาที่ใหม่แกะกล่อง ยิ่งเป็นเครื่องพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติระดับเกรดการแพทย์ และยังต้องพิมพ์เนื้อเยื่ออวัยวะที่มีชีวิตออกมาด้วยแล้ว เรื่องนี้ยากมาก

อีกทั้งวัสดุที่ใช้พิมพ์คือเซลล์ที่มีขนาดเพียงไม่กี่ไมครอนหรือสิบกว่าไมครอน สิ่งนี้เรียกร้องให้เครื่องพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติทั้งเครื่องต้องมีความละเอียดเพียงพอ ถึงจะสามารถพิมพ์เซลล์ขนาดเล็กจิ๋วเหล่านี้ได้

และนี่ก็ทำให้เกิดข้อเรียกร้องที่สูงขึ้นต่อโครงสร้างทางกลและการควบคุมระบบของเครื่องพิมพ์ ความแม่นยำของมันจะต้องไม่ด้อยไปกว่าเครื่องสลักลวดลายวงจร (Lithography Machine)

ลำดับต่อไปคือต้องพิมพ์เนื้อเยื่ออวัยวะแต่ละส่วนอย่างแม่นยำ ยิ่งเนื้อเยื่ออวัยวะซับซ้อนเท่าไหร่ ก็ยิ่งพิมพ์ยากเท่านั้น แม้เนื้อเยื่ออวัยวะเหล่านี้จะประกอบขึ้นจากเซลล์ที่เรียงตัวกันในรูปแบบต่างๆ แต่นี่เกี่ยวข้องกับการจัดเรียงและการรวมตัวกันของเซลล์ ดังนั้นจึงต้องอาศัยระบบเครื่องพิมพ์ที่ต้องมีความเข้าใจในโครงสร้างของเนื้อเยื่ออวัยวะอย่างละเอียดถี่ถ้วน ถึงจะสามารถพิมพ์ออกมาได้อย่างสมบูรณ์แบบ

แม้ว่าปัจจุบันมนุษย์เราจะมีความเข้าใจเกี่ยวกับโครงสร้างเนื้อเยื่ออวัยวะของตนเองอย่างลึกซึ้งแล้ว แต่การจะลงรายละเอียดไปถึงการจัดเรียงและการรวมตัวของเซลล์ทุกเซลล์อย่างแม่นยำนั้น จะเป็นโครงการที่เป็นระบบขนาดมหึมา ซึ่งปัจจุบันยังไม่มีบริษัทยายักษ์ใหญ่ สถาบันวิจัยทางการแพทย์ หรือแม้แต่ประเทศไหนเคยทำสำเร็จมาก่อน

ดังนั้นความยากที่วางอยู่ตรงหน้าเรานั้น จึงมหาศาลอย่างยิ่ง"

-------------------------------------------------------

บทที่ 1619 : จะ "พิมพ์" ชีวิตได้อย่างไร

สิ้นเสียงของอู๋ฮ่าว ทุกคนในที่นั้นต่างพยักหน้าแสดงความเห็นด้วยทันที ความยากของเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิตินั้นยังคงอยู่ที่ขั้นตอนการพิมพ์ การจะพิมพ์อวัยวะและเนื้อเยื่อที่มีความละเอียดซับซ้อนออกมาได้อย่างไรนั้น คือโจทย์ใหญ่ที่สุดที่วางอยู่ตรงหน้าเหล่านักวิจัยทุกคน

หากต้องการพิมพ์อวัยวะและเนื้อเยื่อที่มีความละเอียดแม่นยำ ก็จำเป็นต้องมีความเข้าใจในอวัยวะและเนื้อเยื่อนั้นอย่างถ่องแท้ ต้องเข้าใจองค์ประกอบของอวัยวะและเนื้อเยื่อ ลงลึกไปถึงการจัดเรียงตัวของเซลล์แต่ละเซลล์ อวัยวะและเนื้อเยื่อที่พิมพ์ออกมาจึงจะสามารถรักษาความมีชีวิตเอาไว้ได้ สามารถรอดชีวิตภายในร่างกายของผู้ป่วย และทดแทนการทำงานต่างๆ ของอวัยวะเดิมได้อย่างสมบูรณ์แบบ

การจะเข้าใจการจัดเรียงตัวของเซลล์ทุกเซลล์ในอวัยวะและเนื้อเยื่อ จำเป็นต้องมีการวิจัยอวัยวะของมนุษย์อย่างละเอียดลึกซึ้ง แม้ว่าในระดับสากลจะมีข้อมูลการวิจัยที่สมบูรณ์อยู่บ้าง แต่การลงรายละเอียดไปถึงลำดับการจัดเรียงตัวของเซลล์นั้น เห็นได้ชัดว่าเป็นงานที่ยังไม่มีใครทำได้สำเร็จ ดังนั้น งานที่สำคัญที่สุดที่วางอยู่ตรงหน้าพวกของอู๋ฮ่าว ก็คือการต้องมีข้อมูลโมเดลดิจิทัลที่ละเอียดแม่นยำของอวัยวะแต่ละส่วน มีเพียงการสร้างโมเดลดิจิทัลของอวัยวะที่ละเอียดแบบนี้เท่านั้น ถึงจะทำให้การพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติเกิดขึ้นจริงได้

นี่ก็เหมือนกับเครื่องพิมพ์ 3 มิติทั่วไปที่ก่อนจะพิมพ์วัตถุ จำเป็นต้องสร้างโมเดล 3 มิติที่ต้องการพิมพ์ขึ้นมาในคอมพิวเตอร์เสียก่อน เครื่องพิมพ์ 3 มิติจะสามารถพิมพ์โมเดลที่สอดคล้องกันออกมาได้ก็ต่อเมื่อมีการนำเข้าข้อมูลโมเดล 3 มิติแล้วเท่านั้น

หลักการของเครื่องพิมพ์ชีวภาพ 3 มิตินั้นก็เหมือนกัน เพียงแต่จะมีความซับซ้อนมากกว่าเครื่องพิมพ์ 3 มิติทั่วไปมาก และระดับความยากก็จะเพิ่มขึ้นทวีคูณแบบก้าวกระโดด

ประการแรก โมเดลที่พิมพ์โดยเครื่องพิมพ์ 3 มิติทั่วไปนั้นอันที่จริงผ่านการคำนวณและแยกส่วนมาแล้ว ภายในมักจะมีลักษณะเป็นรังผึ้งหรือโครงสร้างกลวง โดยรักษาไว้เพียงส่วนเปลือกนอก ข้อดีของการทำเช่นนี้คือลดปริมาณการใช้วัสดุสิ้นเปลืองได้อย่างมหาศาล ช่วยประหยัดต้นทุน และในขณะเดียวกัน เนื่องจากพื้นที่หน้าตัดในการพิมพ์ลดลง ความเร็วในการพิมพ์จึงเพิ่มขึ้นมาก

แม้ว่าเวลาในการพิมพ์วัตถุของเครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบนี้จะช้าอยู่แล้ว แต่ถ้าหากต้องเติมเต็มส่วนที่กลวงให้เต็ม เวลาในการพิมพ์ก็จะเพิ่มขึ้นอีกหลายเท่าตัว

ประการต่อมา เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ไม่ว่าจะเป็นแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ (Additive Manufacturing) ทั่วไป หรือแบบเรซิ่นที่ใช้แสงทำให้แข็งตัว (SLA) ต่างก็มีข้อมูลเรื่องความแม่นยำในการพิมพ์ ด้วยข้อจำกัดทางด้านฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ของเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ความแม่นยำในการพิมพ์จึงแตกต่างกัน เครื่องพิมพ์ที่ดีทั้งฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ย่อมมีความแม่นยำสูง ส่วนเครื่องราคาถูกเพื่อประหยัดต้นทุน คุณภาพฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ก็จะลดลง ความแม่นยำจึงไม่สูงนัก สิ่งนี้สะท้อนให้เห็นจากความละเอียดของวัตถุที่พิมพ์ออกมา วัตถุที่พิมพ์จากเครื่องพิมพ์ 3 มิติคุณภาพดีจะมีพื้นผิวเรียบเนียนละเอียด ส่วนวัตถุที่พิมพ์จากเครื่องคุณภาพไม่ดีพื้นผิวจะหยาบมาก หรืออาจเห็นเป็นลวดลายเกลียววงปี ซึ่งนี่คือร่องรอยของการพิมพ์แบบเพิ่มเนื้อวัสดุ

นอกจากนี้ ความแม่นยำในการพิมพ์ยังสัมพันธ์กับเวลาในการพิมพ์ ยิ่งเครื่องพิมพ์ 3 มิติมีความแม่นยำสูงเท่าไร ก็ยิ่งใช้เวลาพิมพ์นานขึ้นเท่านั้น ในทางกลับกัน ยิ่งความแม่นยำต่ำ เวลาที่ใช้ก็จะยิ่งเร็วขึ้น

แต่สำหรับเครื่องพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติ ปัญหาเหล่านี้จำเป็นต้องได้รับการแก้ไขทีละข้อ อย่างแรกคืออวัยวะและเนื้อเยื่อที่พิมพ์จะต้องแม่นยำตามข้อมูลโมเดลอวัยวะดิจิทัลอย่างเคร่งครัด จะมีความคลาดเคลื่อนแม้แต่นิดเดียวไม่ได้ ซึ่งนั่นหมายความว่าเครื่องพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติทั้งระบบจะต้องมีความแม่นยำสูงเพียงพอที่จะพิมพ์เซลล์ในระดับไมครอนได้

ประการต่อมา สิ่งที่พิมพ์ออกมาต้องเป็นอวัยวะและเนื้อเยื่อที่เป็นเนื้อตันแบบหนึ่งต่อหนึ่ง จะพิมพ์ออกมาแค่เปลือกกลวงๆ เหมือนเครื่องพิมพ์ 3 มิติทั่วไปไม่ได้ อย่างนั้นใช้ไม่ได้แน่นอน

ต่อมาคือเรื่องเวลาในการพิมพ์ ซึ่งถือเป็นสิ่งสำคัญมากในการพิมพ์อวัยวะและเนื้อเยื่อด้วยเครื่องพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติ จะต้องรับประกันความเร็วในการพิมพ์ที่ค่อนข้างสูง ในขณะที่ยังคงความแม่นยำในการพิมพ์ที่เพียงพอ

ต้องทราบว่าเซลล์ในร่างกายมนุษย์ไม่ได้คงที่ถาวร แต่มีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา เซลล์มีการแก่ตัวและตายลงอย่างต่อเนื่อง พร้อมกับมีการสร้างใหม่ขึ้นมาทดแทน อายุขัยของเซลล์แต่ละชนิดนั้นสั้นยาวไม่เท่ากัน เซลล์เยื่อบุลำไส้มีอายุ 3 วัน เซลล์ตับมีอายุ 150 วัน เซลล์รับรสมีอายุ 10 วัน เซลล์เล็บมีอายุ 6 ถึง 10 เดือน ในขณะที่เซลล์ประสาทในสมอง ไขกระดูก และดวงตามีอายุหลายสิบปี เกือบเท่าอายุขัยของมนุษย์ ส่วนเม็ดเลือดขาวในเลือดบางชนิดมีชีวิตอยู่ได้เพียงไม่กี่ชั่วโมง

เซลล์เหล่านี้ล้วนมีการผลัดเปลี่ยนหมุนเวียนเพื่อการเมตาบอลิซึม ทำให้เกิดการผลัดเปลี่ยนเซลล์ในอวัยวะและเนื้อเยื่อ ซึ่งสิ่งนี้เรียกร้องให้เวลาในการพิมพ์ทั้งหมดต้องรวดเร็ว จะมัวแต่รักษาความแม่นยำจนใช้เวลานานเกินไปไม่ได้ หากใช้เวลาพิมพ์นานเกินไป อวัยวะและเนื้อเยื่อที่พิมพ์ออกมาจะสูญเสียความมีชีวิต กลายเป็นเพียงก้อนเนื้อตายที่ไม่มีคุณค่าทางการแพทย์ใดๆ

ดังนั้น ในการพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติ "เวลา" จึงเป็นหนึ่งในโจทย์ยากสำคัญที่นักวิจัยจำเป็นต้องพิชิตให้ได้

สุดท้ายและเป็นเทคนิคที่ยากที่สุด คือจะรับประกันความมีชีวิตของอวัยวะที่พิมพ์ได้อย่างไร แม้จะเป็นการพิมพ์แบบความเร็วสูง แต่การพิมพ์อวัยวะและเนื้อเยื่อที่สมบูรณ์หนึ่งชิ้นก็ยังต้องใช้เวลาหลายสิบหรือเป็นร้อยชั่วโมง การรักษาความมีชีวิตของอวัยวะและเนื้อเยื่อที่พิมพ์ออกมาจึงเป็นปัญหาที่สำคัญที่สุดในเทคโนโลยีนี้

หากไม่สามารถแก้ปัญหานี้ได้ โครงการทั้งหมดก็จะล้มเหลว สิ่งที่พิมพ์ออกมาก็จะเป็นเพียงก้อนเนื้อตาย ไม่มีความคุ้มค่าทางการแพทย์ให้กล่าวถึง

ไม่ใช่แค่ต้องรักษาความมีชีวิตในระหว่างกระบวนการพิมพ์และของอวัยวะที่พิมพ์ออกมาแล้วเท่านั้น แต่ยังต้องรับประกันความมีชีวิตของวัสดุสิ้นเปลืองที่ใช้ในการพิมพ์ หรือก็คือเหล่าเซลล์ด้วย มีเพียงเซลล์ที่มีชีวิตเท่านั้นที่จะพิมพ์ออกมาเป็นอวัยวะและเนื้อเยื่อที่มีชีวิตได้ หากเซลล์ตาย สิ่งที่พิมพ์ออกมาก็ต้องเป็นก้อนเนื้อตายอย่างแน่นอน

เทคโนโลยีนี้มีความยากสูงมาก ต้องรับประกันว่าเซลล์ทั้งหมดจะต้องมีชีวิตและแข็งแรง หากมีเซลล์ที่ตายปะปนอยู่ในปริมาณมากอย่างต่อเนื่อง ก็จะส่งผลกระทบต่อคุณภาพของอวัยวะและเนื้อเยื่อที่พิมพ์ออกมาในท้ายที่สุด รวมถึงอัตราการรอดและการทำงานที่สมบูรณ์ด้วย

อีกทั้งเซลล์เหล่านี้ยังต้องผ่านขั้นตอนการพิมพ์ จะทำอย่างไรให้มั่นใจในอัตราการรอดชีวิตของเซลล์เหล่านี้ นี่ก็เป็นโจทย์ยากสำคัญอีกข้อที่วางอยู่ตรงหน้านักวิจัย

อันที่จริง ปัญหาในเทคโนโลยีนี้ยังมีอีกมากมายไกลกว่าแค่ไม่กี่ข้อนี้ แม้แต่ปัญหาบางอย่างที่ดูเหมือนไม่สำคัญในเวลาปกติ ก็อาจกลายเป็นคอขวดสำคัญในเรื่องนี้ได้

ยกตัวอย่างเช่น ประเภทของอวัยวะและเนื้อเยื่อที่แตกต่างกัน โครงสร้างเนื้อเยื่อก็ย่อมแตกต่างกัน แม้ว่าจะประกอบขึ้นจากเซลล์เหมือนกัน แต่รูปร่างลักษณะระหว่างเซลล์กับเซลล์ และการจัดเรียงตัวของเซลล์ก็มีความแตกต่างกันอย่างมาก การจัดเรียงตัวที่แตกต่างกันก็จะทำให้เนื้อเยื่อที่ปรากฏออกมาแตกต่างกันไปด้วย

อาทิเช่น เครือข่ายหลอดเลือดที่สำคัญมากภายในอวัยวะและเนื้อเยื่อควรจะพิมพ์อย่างไร ส่วนที่เป็นไขมันควรพิมพ์อย่างไร และส่วนที่เป็นกระดูกอ่อนควรจะพิมพ์อย่างไร เป็นต้น

ดังนั้น เครื่องพิมพ์ชีวภาพ 3 มิตินี้อาจไม่ได้มีเพียงแค่หัวพิมพ์เดียว แต่อาจจะเป็นการพิมพ์สลับกันของหัวพิมพ์หลายหัว และเป็นไปไม่ได้ที่จะใช้วัสดุสิ้นเปลือง (เซลล์) เพียงชนิดเดียว อาจต้องเตรียมวัสดุสิ้นเปลืองไว้หลายชนิด เพื่อตอบสนองความต้องการในการพิมพ์ส่วนโครงสร้างที่แตกต่างกันในอวัยวะและเนื้อเยื่อ

ด้วยวิธีการนี้เท่านั้น จึงจะสามารถทำให้การพิมพ์เลียนแบบอวัยวะและเนื้อเยื่อของมนุษย์ที่มีความแม่นยำสูงเป็นจริงได้ จนได้อวัยวะและเนื้อเยื่อที่แข็งแรงและผ่านมาตรฐานทางการแพทย์สำหรับการปลูกถ่าย เพื่อนำไปปลูกถ่ายให้กับผู้ป่วยที่ต้องการ และต่อลมหายใจให้กับผู้ป่วยได้ต่อไป