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3D打印：从想象到现实 [:1700398804]
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3D打印：让你一夜之间年轻20岁
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莎士比亚曾将暮年比作“可怕的冬天”。许多文化中都有讲述神秘的“青春之泉”让人青春永驻的故事。在一篇中世纪的小说里，“青春之泉”的治疗神力可以让年迈的士兵变为年轻的战士。
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当最小年龄也已经46岁的老战士们在“青春之泉”中沐浴后，他们都变成了30岁的小伙子，就像是最为出色的骑士。其他老人们见状说：看我们（和你们相比）是多么苍老、多么虚弱啊？我们已经活了100多岁，而现在我们正以崭新的姿态出现在你们面前。他们按照指示进入“青春之泉”并沐浴了四次，出浴时欣喜若狂，当他们回去拜见亚历山大大帝时，他几乎无法认出他们，他们是那么年轻。
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尽管经过几百年的探索人们还未找到“青春之泉”，但是在现代社会中，人们正在不断地探索外科整形、关节置换、心脏瓣膜更新、具有奇效的维生素补充剂与护肤霜。3D打印技术也许可以终止这些探索。打印所需的身体部位将帮助那些需要器官移植或已失去关节的人。收入较多的人可以定制身体的某个部位，以便从事喜爱的休闲活动。到2072年，国际奥林匹克委员会将需要决定是否禁止拥有生物打印器官的运动员参加比赛。
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图7–1 生物打印的要旨是通过多种细胞和生物材料3D打印功能器官
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图片来源：Christopher Barnatt, ExplainingTheFuture.com
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今天，3D打印某个身体部位仍然处于构想阶段，打印活性组织对于假设出来的漫长的“3D打印生命阶梯”来说只是一个开始。
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想象一下把身体各部位根据复杂性排列成一个很高的阶梯。无生命的假肢会位于阶梯的底层；中层将是简单的活性组织，如骨与软骨；简单组织之上将会是静脉和皮肤；最靠近阶梯顶层的将是复杂且关键的器官，如心脏、肝脏和大脑；生命阶梯的顶层将是完整的生命单位—也许有一天将会是具备完整功能的人造生命形式。如今，3D打印技术已经实现所构想的阶梯的底层，我们正在探索中间级并梦想着有一天可以到达最高级。
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3D打印：从想象到现实 [:1700398805]
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3D打印生命阶梯
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在特拉华州一所高中的毕业典礼演讲中，乔·拜登描述了一个美妙的未来：“通过使用3D打印机，我们将能够使受到外伤或烧伤的组织复原。这一目标指日可待。”拜登的说法虽有点儿大胆，但并非完全不靠谱。
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让我们从位于阶梯底层—替换无生命的“身体部位”，如牙冠或假肢说起。第一波3D打印身体部位的商用浪潮已经出现，这些部位就位于行走中的普通人的身体中—可能也包括你。3D打印的骨植入物、牙冠、隐形眼镜与助听器等无生命修复形式已经存在于世界各地成千上万人的体内。
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菲尔·里夫斯是致力于3D打印行业的咨询公司Econolyst的总经理。据他估计，目前“全球3D打印助听器的使用者大约有上千万”。隐藏在病人牙齿上以矫正牙齿的隐适美（3D打印的、可定制的、透明的一次性塑料矫正器）已经取得了巨大的商业成功。据估计，目前全球3D打印牙种植体的使用数量已经达到50万~75万个。
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与3D打印的高端钛合金飞机部件一样，3D打印的人体部位也意味着小批量、数字化的定制生产。3D打印牙齿、助听器以及矫正器的过程都很相似：先对身体出现问题的部位进行扫描，再将扫描数据发送到一个特殊实验室，在那里这些数据被调整为可行性设计文件，最后，按照设计文件用软橡胶、坚硬而有光泽的陶瓷或者柔软而有弹性的透明塑料进行3D打印。
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图7–2 每天3D打印约5万个定制隐适美矫正器
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图片来源：Align Technology, Inc.
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目前，3D打印身体部位采用单一的材料，如金属、陶瓷或塑料。它们具有商业意义，因为它们的市场价值来自它们能够与一个形状特殊的身体紧密贴合。它们可自定义形状、可小批量生产，对于制造商而言不存在规模经济（可获利），这些特征使它们成为3D打印的完美对象。这也使过去的监管障碍变得相对简单。与活性组织或药物不同，在身体中植入“螺栓组件”涉及更少的健康风险，其副作用也是可以预见的。
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怎样的假肢富有吸引力？据美国一个倡导组织—截肢者联盟（Amputee Coalition）发布，目前美国约有200万人使用假肢。他们使用的假肢与从残酷的“二战”战场上退役的士兵们使用的假肢相比并没有很大改变。假手由金属制造，通过钳形的钩子可以抓住小型物品。
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总部位于旧金山的小公司Bespoke Innovations（定制创新公司）设计并3D打印定制假肢，该公司最近被3D系统公司收购。该公司的创始人之一斯科特·萨米特说：“制造假肢的方法多年来并没有发生太大的改变：将一块泡沫粗略削成一个人腿的形状，然后做一个模具，把泡沫放入其中，去掉多余部分。”
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假肢制造科学实现的大飞跃应归功于医学成像技术、设计软件以及新材料的改进，而3D打印为截肢者和医生带来了全新的高度定制化。Bespoke公司设计的3D打印假肢可以与使用者的身体和生活方式充分吻合并迎合他们的审美。
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Bespoke公司的制造过程首先是对患者“健康”的腿和他们目前的假肢进行扫描，对扫描数据建模形成设计文件，然后将“健康”的腿叠加到假腿的数字图像上，以确保新定制的肢体能够保持身体的对称。当客户选定属于自己的独特设计后，Bespoke公司将其3D打印出来。
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