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带有血管的组织。哈佛大学的研究人员首次使用一台自制的3D打印机以及可溶解墨水创造出一小片组织,该组织含有与可能具有血管功能的结构化材料相交织的表皮细胞。
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低成本义肢。制作传统的义肢非常耗时且具有破坏性,这意味着,任何修改都会破坏原先的模具。多伦多大学的研究人员与Autodesk研究机构以及CBM 加拿大公司合作,使用3D打印来快速生产价格低廉且容易定制的义肢受腔,提供给发展中国家的患者。总的来说,他们使用Xbox Kinect扫描受损的肢体,以数字化方式设计那些部分,然后把模型发送到打印机上。打印机在几小时内用聚乳酸打印出受腔,聚乳酸具有热塑性,经过加热容易塑型。这种方式的生产费用在10美元以内。如果我们把3D打印融合进任何人都能制造、配送和改装的开源模板中,那么全世界的截肢者将迎来一个拥有价格低廉义肢的新时代。
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左图:生物打印的人类肝脏组织的组织染色显示出一个有组织的结构中的干细胞、肝星状细胞和内皮细胞,具有细胞密度和在天然组织中能发现的紧密连接右图:三维形态下生物打印的人类肝脏组织
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药品。格拉斯哥大学(University of Glasgow )的化学家李·克罗宁(Lee Cronin)想将苹果公司在音乐上的做法,模仿到发现和配送处方药上。在一次TED演讲中,他描述了一种3D打印机原型,它能够在分子水平上组装各种化学成分。患者可以带着数字处方访问在线药店,购买蓝图和所需的化学墨水,然后在家里打印药物。他说,将来我们也许卖的不再是药,而是蓝图或应用程序。虽然这能使处方药的配送更为有效,但其危险在于不择手段的人会偷取设计和原料用以在家里打印任何他们想要的药品。这将会成为监管的噩梦,比打印枪支要糟糕得多。此外,如我们所知,它将会重组制药行业和生物技术。
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量身订制的传感器。研究人员已经用动物心脏的扫描数据来建立打印模型,然后给那些模型加上具有延展性的电子元件。这种材料能从打印模型上剥离下来,然后完美地包附在真实心脏的表面。下一步是用多个传感器来增强这些电子元件。这显现出一种新型个性化心脏传感器的成功前景。
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骨骼。华盛顿州立大学的萨斯米塔·博斯(Susmita Bose)教授改装了一台3D打印机,用来将化学材料和一种陶瓷粉末黏合在一起,制造出复杂的陶瓷支架,以促进任何形状的骨骼生长。
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心脏瓣膜。康奈尔大学的乔纳森·布彻(Jonathan Butcher)已经打印出了一个心脏瓣膜,并很快会在绵羊身上进行测试。他使用细胞和生物材料的某种结合物来控制瓣膜的硬度。
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耳软骨。康奈尔大学的劳伦斯·伯纳萨(Lawrence Bonassar)使用人类耳朵的3D照片构建了耳朵的模型。然后,在其中注入含有悬浮在胶原中的牛软骨细胞凝胶,在细胞生长其细胞外基质时,凝胶能保持耳朵的形状。
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一个男孩戴着用RoboHand3D打印的价格便宜的义肢
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医疗器械。在供应短缺时,玻利维亚一个距离城市140公里的诊所打印夹板和义肢。每一件消耗大约两美分的塑料。这或许能让发展中国家避免不得不进口大量的耗材。3D打印已经在欠发达地区得到了使用。位于加州Venice 的“绝非不可能实验室”(Not Impossible Labs)把3D打印机带到了苏丹,那里的战乱让很多人失去了四肢。这个组织的创始人麦克·艾贝宁(Mick Ebeling)训练当地人如何操作这些设备,制作为患者定制的肢体,并装上这些新的、价廉物美的义肢。
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防破坏扎线带。布如克汉文纪念医院(Brookhaven Memorial)的生物医学技师史蒂文·亚沃尔斯基(Steven Jaworski)设计了一种扎线带,能把数量巨大的电线捆在一起,并且用Makerbot来3D打印扎线带,为医院节约了大量的钱。
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头盖骨替代物。荷兰一位外科医生使用一个以塑料定制打印而成的头盖骨,为一个22岁女子替换了整个头盖骨。
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肿瘤模型。中国和美国的研究人员都打印出了恶性肿瘤的模型,用以帮助发现新的抗癌药物和更好地理解肿瘤发病、发展和扩散的过程。
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眼睛。英国福瑞普设计和研究所(Fripp Design and Research)的目标是在1小时内打印出150只义眼。大规模生产不仅有希望加快义眼的生产,而且能显著地降低成本。此外,消费者可以选择义眼的颜色。
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合成皮肤。美国维克弗斯特医学院(Wake Forest School of Medicine)的詹姆斯·刘(James Yoo)开发出了一台打印机,可以直接在烧伤患者的伤口上打印皮肤。
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器官。2013年Organovo公司宣布,经检测,他们的生物打印肝脏能工作超过40天。Organovo公司高管和其他行业专家暗示,人类将有能力在10年内开始打印器官,如肝脏、心脏和肾脏。世界各地成千上万的人都在等待器官捐献。想象一下,这样的技术会如何改变他们的生活。
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为了展示整体情况,莫里奇-侯与我分享了利亚姆(Liam)的故事,这个美国孩子天生患有羊膜带综合征,导致他的手指只有一部分发育成形。同时,南非一个名叫理查德·凡·艾斯(Richard Van As)的木工因工导致手指被切断。他们两个都面临使用新式义肢的高额费用,对于理查德来说,也许单独一根手指就要1万美元。
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在另一个地方,一个名叫依万·欧文(Ivan Owen)的自动化技术员在YouTube上发布了一段视频,该视频是关于他为万圣节制作的机械手道具。理查德看到了这个视频,然后问依万是否能为他制作一个带手指的义手。住在地球两端的他们用Skype进行沟通。MakerBot捐给他们每人一台MakerBot Replicator,这使得他们可以重复打印他们的义肢直到理查德获得合适的义肢。
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当利亚姆的父亲听说他们的项目后,他请依万和理查德帮助他给儿子制作一只义手。经过反复试验,利亚姆的父亲已经能够3D打印出一套手指,并能抓取物体。这个关于义手的故事从此广泛传播,于是理查德设立了一个名为RoboHand的组织,帮助像利亚姆一样的人打印负担得起的义肢。RoboHand组织已经开始开发出一种低成本的打印义腿。理查德甚至已经和“绝非不可能实验室”合作,而且他的努力也启发了其他组织(例如e-Nable)开始探索3D义肢打印。
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这里的关键是,用不同方法制作的义肢价格不同。一个从手臂肌纤维获得信号并发送到手指的肌电设备,其造价可以打印出840个3D义手。Robohand已经让200个人用上了这些价格低廉但却非常实用的义肢,其设计显然是开源的。3D打印将很快会成为主流。这一概念显示了,只要监管和技术难题能够得以克服,3D打印就一定能够革命性地改变全球医疗健康的一些要素。
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适用性:4分。
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关注人群:患者和医疗专业人员。
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