http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2013-07-07
科学家打印整个身体器官获突破
一旦打印出人体部分(例如照片所示的人耳等)，科学家就能培育出赋予真正人耳外貌的皮肤细胞。当前的人耳替代品是用具有类似于泡沫聚苯乙烯兼容性的材料制造出来的。作为一种选择，外科医生有时用患者肋骨培育耳朵。但这种方法具有挑战性。
阿特拉手里拿着一个制造人类肾脏时所用的打印脚手架。维克森林大学的这台打印机没有使用沉积墨，而是用加入细胞混合物的凝胶一样的可生物降解脚手架，逐层构建肾脏。
这个脚手架(照片所示的鼻子)可能对要做重建手术的患者有帮助。因为这项技术需要患者自己的细胞，所以患者身体对新鼻子的排斥几率很小。
一名研究人员用3D打印机制造人耳脚手架。
清洗猪肾脏，使其变成一个基本的器官框架。通过用人体细胞替换猪细胞，有望制造出一个用于移植手术的可行性器官。
新浪科技讯 北京时间7月7日消息，据国外媒体报道，这些惊人照片展示了科学家在再生医学领域取得的开创性进步。他们这一重大突破为打印耳朵和鼻子等人体的各个部分铺平了道路。专家说要培育出整个功能性器官还需一段时间，但生物工程师现在已经可以培育出新血管，然后将其用在患者身上。如今，他们离为患者提供耳朵和鼻子替代品又近了一步。
当前的人耳替代品是用具有类似于泡沫聚苯乙烯兼容性的材料制造出来的。作为一种选择，外科医生有时用患者肋骨培育耳朵。但这种方法既有挑战性，又令患者痛苦不堪。另外，用这种方法制造的耳朵很少看起来自然，而且它们的功能也不完善。
美国北卡罗来纳州温斯顿-塞勒姆市维克森林大学科学家现在用3D打印技术制造出用于培育人体细胞的脚手架，从而制造包括耳朵和鼻子在内、看似真实的面部特征。为人的移植手术培育肺和其他完整器官依然是科学家不懈奋斗的目标。但他们称正接近这个目标。维克森林大学已用一台3D打印机制造出一个肾脏原型。
在另外几个实验室中，科学家正为制造人和猪的心脏、肺、肝脏和肾的体内脚手架寻找方法，他们的最终目标是为患者提供量身定做的器官替代品。维克森林大学的这台打印机没有使用沉积墨，而是用加入细胞混合物的凝胶一样的可生物降解脚手架，逐层构建肾脏。
研究负责人安东尼-阿特拉博士正在开拓这项新技术。2009年他通过打印出来的脚手架用捐赠者细胞制造出“硬挺”的阴茎。他对兔子进行的试验显示，这一器官替代品可正常发挥作用。另外，数十名患者植入用他们自己的细胞培育出的实验性膀胱后情况良好。与此同时，十几位患者植入了用他们自己的膀胱组织制造的尿道。但阿特拉认为，还需许多年才能把打印器官应用到患者身上。
美国马里兰大学医学院的约翰-拉马蒂纳博士说：“这就好比在盖一栋公寓大楼，先让所有人离开，然后再把人重新安置到配有不同单元的公寓大楼内。”这位科学家用这种方法制造肺。他说，这一重新植入的身体部分最具挑战性。
这项研究的一个目标是通过用人体细胞替换猪的细胞使用于移植的猪器官具有人性化。美国休斯顿市德克萨斯心脏研究所的多丽丝-泰勒表示：“我相信将来有一天猪的子宫上会覆盖着你自己的细胞。”这位科学家2008年用细胞替换技术制造出一个跳动的老鼠心脏，现在正用这项技术培育各种器官。
医生们希望有一天患者通过活体组织检查或只是一次抽取血液就能捐赠细胞。然后，一所实验室会把这些细胞“种”在脚手架上，塑造患者需要的器官。在某些情况下，这个想法甚至变成标准程序。医生可用患者自己的细胞修复膝盖内的软骨。烧伤受害人可用实验室培育出的皮肤进行治疗。但这种在脚手架上播种细胞的方法是制造一个身体部分，而不像种草坪一样简单。
美国匹兹堡大学麦高恩再生医学研究所负责人威廉-瓦格纳表示，对其他类型的植入物进行的研究显示，这项技术可令接受者体内的细胞散发活力。他说：“由于它会造成疤痕或炎症，控制好工程师进行植入手术时发生的情况和人体间的相互作用是个关键挑战。”
阿特拉表示，迄今为止植入人体的在实验室培育出来的身体部分只是含有相当简单的结构。肝脏、心脏和肾脏等固体内脏的制造过程更加复杂。但耶鲁大学一所实验室已用细胞替换技术制造出老鼠肺。它们可在这些啮齿动物体内运作一段时间。他们现在正想在实验室内研究猪和人的肺脚手架。
细胞替换技术还可用于制造肾脏。马萨诸塞州总医院的哈拉尔德-奥特博士最近说，实验室培育出的老鼠肾脏并没有和正常肾脏一样发挥作用，但只需一个“足够好的器官”就可使人摆脱透析。他对猪进行移植试验，检测这种方法。奥特还正在研究用人和猪的心脏脚手架培育人体细胞。其他专家着眼于用骨髓或体脂肪的干细胞为特定器官培育正确的细胞类型。(孝文)
[新浪网]
“中国将是3D打印领域领导者”
5月19日，新京报推出3D打印专题报道。 4月30日，在法国巴黎举行的，有着112年历史的技术竞赛上，美国Stratasys公司展示了一台面向个人消费者的3D打印机。 Stratasys公司日前推出3D打印机打印出的时尚女鞋。
何为“FDM”技术？
FDM技术，全称为“熔融沉积快速成型技术”。熔融沉积又称熔丝沉积，它是将丝状热熔性材料加热融化，通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来。热熔材料融化后从喷嘴喷出，沉积在制作面板或前一层已固化的材料上，温度低于固化温度后开始固化，通过材料的层层堆积形成最终成品。
被美国媒体称为全球领先的3D打印机制造商Stratasys日前推出3D打印机打印出的时尚女鞋，在巴黎时装周上引发关注。近日，美国Stratasys公司董事会主席、3D打印核心技术“FDM”发明人斯科特·克伦普和Stratasy公司亚太与日本地区总经理乔纳森·嘉格隆联合接受新京报记者专访，谈论3D打印的瓶颈、材料高成本以及3D打印在中国的发展情况等诸多问题。
在7月初的巴黎时装周上，Stratasys宣布，通过与荷兰新锐设计师艾里斯·范·荷本与荷兰建筑大师雷姆·库哈斯合作，推出了12双由3D打印机打印出来的“树根”女鞋。
媒体称，“树根”女鞋展现的是树根的自然生长。
艾里斯·范·荷本点评这些女鞋时说：“于我而言，时尚一直就是确定自我边界，宣示自我。这一次，雷姆和我希望创造一些能与自然世界的美和野性产生共鸣的东西，于是，我们决定使用3D打印技术，通过一双双女鞋去实践这些概念。”
这是雷姆·库哈斯第一次参与设计3D打印的女鞋。面对这些女鞋，他心生感慨：“我非常兴奋，它们令人惊讶……同Stratasys合作，能使我们在设计阶段迅速检测鞋子，随后进行调整，达到最佳功能和实现最佳形式。就是这样，易于改变，得我所需。”
今年5月19日，新京报地球周刊封面故事“3D打印 谁与争锋”聚焦报道3D打印在美国的发展状况以及有关3D打印的“中国试验”。美国业界人士指出，奥巴马视3D打印技术为美国引领世界新技术革命的“领头羊”，开创美国的新未来。
中国科学院院士卢秉恒曾表示，目前中国在3D打印产业发展距离美国仍有很大差距，比如没有形成产业链、工业环境不配套等。此外，在一些核心技术和关键器件上，如3D打印机中的激光器，也仍然对国外依赖较大。
而美国Stratasys公司董事会主席斯科特·克伦普接受新京报记者专访时，则看好中国在3D领域的未来。他认为中国是领导者，而非追随者。
“产业价值远超成本”
新京报：有报道称，当前的3D打印成本和价格偏高，特别是从机器和原材料角度而言，成本太高，由此导致3D打印不能在平常家庭里应用。对此，你怎么看？
乔纳森：你的问题可以分为两个小问题：一是关于专业用户对成本的看法，二是我们如何解决消费者市场的问题。我首先想说的是，3D打印带给行业的价值是巨大的。大家可以想象一下，你拥有这样的能力，即可以在几个小时之内把这个产品打印出来，然后对其进行测试。随后，你的团队对产品进行优化。从这个角度判断，3D打印带给行业的价值是其成本的10倍。
如果我是一家公司的工程师团队的领导者，我们可以设计一个零部件，然后晚上利用3D打印将其打印出来，次日早上就可拿到这个模型，接下来整个团队进行讨论，评估产品的优劣，找到设计上的漏洞，再弥补这些漏洞，晚上再把新的产品打印出来。
面对规模非常小的消费者用户，我们的产品价格也是一路下降。我们很快要签署协议收购MakerBot，他们的主打产品是桌面打印机，售价将低于5000美元。
新京报：有观点指出，原材料是3D打印产业化最大的瓶颈之一，并且短期内很难突破。
斯科特：我不同意这种观点。3D打印是在设计产品到制造产品之间架起了一座桥梁，让产品更快进入市场。我们认为3D打印的瓶颈不是材料的高成本，而是大家再投资的意识。我们收入的10%会再被投入到新材料的研发中。现在，我们已经有130多种不同的新材料了。在过去的20多年，我们也看到很多公司在做3D打印材料，但很多没有实现持续性发展。
“媒体宣传3D意识”
新京报：3D打印对工业设计的影响，有目共睹。然而，有人认为，在大规模制造领域，3D打印难以发挥作用。你如何评论这种情形？
斯科特：当前，3D打印在制造领域的应用，确实是针对一些小规模的制造。此外，在对定制化要求非常高的行业，3D打印最能发挥作用，例如汽车制造。你无需进行工具的建模，就可以很快地设计和生产出一个或几个，五十个或上百个部件。与之对比，传统工艺是一大块材料拿过来把很多材料就浪费了。利用3D打印，就可很好地控制材料投入和产出。
新京报：中国对3D打印很重视，将3D打印看作是先进制造业的未来。在你看来，3D打印是否有可能成为未来制造业的主流？你如何判断中国国内的3D打印市场？
斯科特：3D打印会对制造业产生巨大影响，而且发展很迅速。现在我们看到3D打印主要材料是塑料，将来还会有金属材质的3D打印，总之影响力会越来越大。
中国未来在3D打印领域会发挥越来越大的作用，而且我认为中国扮演的角色绝对会是一个领导者，而不是跟随者。
乔纳森：我们在中国的投资很大。我们在上海有办事处，亚太和日本的总部在香港。我们在基础设施上的投资也很大。我们认为，中国将是3D打印的很重要市场，而且我们的想法在不断被证实是正确的。我们现在在全球73个国家都有3D打印产品的销售，中国是这73个国家里面增长最快的一个。
新京报：3D打印在中国未来的发展方向是怎样的？
乔纳森：3D打印可针对不同垂直市场进行定制，例如教育行业、牙科行业。我们本地化程度很高。本地化一个很好的优势，我们可以更好倾听本地用户的心声，从而满足他们的需求。
我仍想强调，我们的核心能力是在快速成型这一块。快速成型在中国也有巨大潜力。媒体肩上的担子很重，我们希望你们可以增强用户对于3D打印的意识。
本版采写/新京报记者 韩旭阳
[新京报]
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