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1701073479 3D打印已经在尝试打印人体组织了,这确实不是在开玩笑。最先认真应用3D打印技术的就是医疗保健行业,因为每个人的身体都是不同的,定制一些医疗辅助产品就很有必要,比如人造牙冠、助听器以及人工髋关节置换材料等。
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1701073481 如果3D打印可以进一步打印我们身体内部的器官,这就会在医学上带来更大的革命。根据美国卫生和人类服务部提供的数据,现在有超过100 000人正在等待器官移植,每十分钟这个名单上就会多一个名字。人体组织和器官的生物打印已经有不少实验了,几乎每年都有新进展。想象一下吧,3D打印加上再生医学可以在多大程度上改变未来的手术行业。
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1701073483 1997年,亚利桑那大学生物医学工程项目创始人斯图尔特·威廉姆斯(Stuart Williams),使用nScrypt上的工具制造了被称为生物组装工具(Bio Assembly Tool)的第一版3D生物打印机,2001年,威廉姆斯3D打印出来了一个活的组织。2004年,克莱姆森大学(Clemson University)的托马斯·博兰(Thomas Boland)用喷墨打印技术制造出来了心脏组织。2006年,美国政府通过博兰的专利“活细胞喷墨打印”之时,也是3D生物打印“官方”的诞生时间。同年,牙科市场诞生了专门的3D扫描仪和3D打印机。随后,美国3D打印公司Solidscape推出的D66型3D蜡型打印机也是专门应用于牙科的。
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1701073485 2007年,3D打印机公司Arcam的打印机被用来打印一个髋关节。2008年,3D打印公司Stratasys发明了一种“生物相容性”的材料,也就是说,人体将不会排斥这种材料。同年,成立于密苏里州立大学的生物打印技术公司Organovo使用nScrypt的3D打印机打印了一个血管。
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1701073487 2010年,生产定制假肢护套的Bespoke Innovations公司[由斯科特·萨米特(Scott Summit)和肯尼思·特劳纳(Kenneth Trauner)创立于旧金山]开始打印不仅定制化而且外形精致的假肢。斯坦福大学乔尔·萨德勒(Joel Sadler)的团队3D打印的“JaipurKnee”,是普通人也能负担的起的廉价的膝关节,“JaipurKnee”在印度成了大新闻。
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1701073489 还是在2010年,Organovo公司研发了一台可以打印人体组织的生物打印机,MMX生物打印机。Organovo还开始跟Autodesk合作研发一款3D设计软件,可用于Organovo的NovoGen MMX生物打印机。
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1701073491 2011年,华盛顿州立大学的萨斯米塔·博斯(Susmita Bose)3D打印出来了一种像骨头一样的材料。2012年,朱尔斯(Jules Poukens)医生开创先河,做了全球首例这样的手术:将3D打印的钛金属下颌骨植入一个83岁的女病人下巴里。
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1701073493 2013年,科罗拉多一个17岁的高中生3D打印出来了一只机械手臂。华盛顿州的伊万·欧文(Ivan Owen)3D打印了一只机器人的手。同年,普林斯顿大学迈克尔·麦卡尔平(Michael McAlpine)的团队和康奈尔大学的杰森·斯佩克特(Jason Spector)的团队合作打印出了两只耳朵。
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1701073495 2014年,肯塔基州的创业公司Advanced Solutions推出了一个名为Bio AssemblyBot(BAB)的机器人,以及TSIM(Tissue Structure Information Modeling)软件,这是一款用于生物领域的CAD软件,用户用该软件构建生物模型,然后用BioAssemblyBot制造。TSIM和BAB可以让人们简单地设计和制造生物结构。
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1701073497 2015年,多伦多大学马特·拉托(Matt Ratto)的团队为一个年轻的乌干达女人3D打印了人工腿的一个关键部件。同年,Organovo3D打印了肾脏组织(但并不像一些媒体报道的那样是整个肾脏)。还在同年,佛罗里达的nScrypt公司研发了TE(组织工程)生物打印机。
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1701073499 现在很多国家都有3D生物打印机了:瑞士的RegenHu,俄罗斯的Bioprinting Solutions,日本的Cyfuse Biomedical以及中国的捷诺飞(Regenovo),新加坡的Bio 3D。同时,我们也有了第一批“低成本”生物打印机,比如英国的3Dynamic以及费城的Biobots。
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1701073501 这个领域最著名的科学家是威克森林再生医学研究所主任安东尼·阿搭拉(Anthony Atala)。虽然关于他的新闻并不完全准确。比如,1999年他将一个3D打印的器官移植到人体上的故事(他们其实只是3D打印了膀胱的一些支撑部件)以及2011年他的团队3D打印了一个肾脏(其实是一个微型肾),但每一年,这位科学家都在向3D打印人工器官方面更进了一步。
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1701073503 还有一位在3D打印领域工作数年的科学家珍妮弗·刘易斯,她从2013年开始首先在伊利诺伊大学和哈佛大学研发出了一种特殊的油墨,也是我们的身体不会排斥的材料。值得一提的还有威克森林研究所的詹姆斯·优(James Yoo),詹姆斯正在研究3D打印皮肤层,可以用来直接喷在皮肤被烧伤的地方做美容。
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1701073505 对我来说,最令人兴奋的实验是2014年由威廉·鲁特(William Root)完成的,他当时还是纽约的一个工业设计系的学生,他用一种三维扫描技术(FitSocket technology)在麻省理工学院的一个实验室拍到了病人腿部的细节,设计出了目前适应性最好的假肢。然后,他3D打印出了一种他称为Exo-Prosthetic的假肢,一种可以准确复制被切除下来的四肢的钛金属外骨骼。
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1701073507 当然,因为现在我们仍旧处于3D打印领域的史前时期,所有这些3D打印的四肢和器官都没法跟人体真实的部分相比。更重要的是,我们虽同为人类,但每个人的四肢和器官都是不同的,这些3D打印出来的四肢必须实现定制化和个性化,相比现在我们有的假肢,那才是真正能代表3D打印之进步性和优越性之处。
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1701073509 “想不到”处更惊喜
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1701073511 未来,3D扫描和打印普及后,带来的影响将不仅是制造业、医学等领域,我们社会和生活的很多方面可能都会被改变。
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1701073513 拿我喜欢的艺术来说,现在已经有很多艺术家使用3D打印进行创作了。当更多人使用这种技术后,可以想象,原来需要大量练习才能胜任的雕塑、陶艺等制作艺术首先会被重塑,艺术的“门槛”会大大降低,那些对艺术和时尚拥有良好“感觉”的人们都可以在设计软件和3D打印机的帮助下迅速成设计师了,包括设计珠宝、衣服等。艺术和科技的深度融合还会给我们的未来带来更有趣的改变。
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1701073515 比如,未来有一天,3D打印会变成一种家庭爱好,人们就是纯粹拿它来玩。就像现在这一代的孩子都在玩乐高积木,未来一代的孩子会直接3D扫描某个喜欢的东西,然后按自己的意愿修改,再直接3D打印出来玩。以前孩子们在学校里都会比赛画画,画得最好的作品会在教室的墙上展出。而未来一代的孩子们在学校里会被老师要求制造一个有创意的物体,而那些做得最出色的会在学校展览厅里展示。
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1701073517 再比如,人们会将3D打印技术用于社交软件中,我将自己设计的一款玩具的3D模型用手机发给你,你接收后直接下载打印出来,现在流行“表情包”,以后可能会流行“三维模型包”(意大利的Solido3D推出的OLO Message已经在尝试了)。
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1701073519 3D打印普及更多普通家庭后,人们就会3D打印需要的家具或者就是打印着玩。你一定有很多次希望自己最喜欢的椅子可以再高一点,或者电视柜再低一点等,这在以后都不是问题,你可以3D扫描、修改和打印很多实体物品。人类将回到很多个世纪之前的“工匠社会”。不同的是,在这个全新的工匠社会里,我可以将某个物品的3D数字文件传给你,比如我家的复古花瓶,几分钟内,你就可以下载并将这个花瓶3D打印出来,就像现在你打印一封邮件一样便捷,同样,你可以打印出任意数量的一模一样的花瓶。
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1701073521 当然,3D打印并不能打印一切东西,很多东西依然要求非常复杂的设计和制造工艺,也依然需要大工厂来制造,但3D打印会成为我们生活中的一部分。
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1701073523 这些还都是我们能够想到的,但我不太确定人们只会用3D打印来打印我们已有的东西。3D打印和其他科技一样,它更大的魅力在于,人们很有可能会将它用在我们今天完全想不到的用途上,从而给我们的生活带来全新的冲击和震动,因为今天还没有人能想到的东西,明天往往才会变成真正的革命!
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