3D打印最有前途的應(yīng)用之一就是為患者制造出適合需要的定制功能器官的能力。雖然過(guò)去幾年里在這個(gè)方向上已經(jīng)有了一些進(jìn)展，但直到上周，這個(gè)夢(mèng)想才開(kāi)始感覺(jué)更接近現(xiàn)實(shí)。

    上周五《科學(xué)進(jìn)展》發(fā)表了卡內(nèi)基梅隆大學(xué)一支生物工程師研究團(tuán)隊(duì)的研究，他們開(kāi)發(fā)了一種新的生物打印技術(shù)，能使用改裝過(guò)的商店購(gòu)買(mǎi)的打印機(jī)，加載膠原蛋白和其它組織工程凝膠等軟質(zhì)材料，打印出冠狀動(dòng)脈。

    這是一個(gè)前所未有的突破。傳統(tǒng)上，三維打印使用塑料或金屬等硬質(zhì)材料，它們對(duì)于一層壘一層沉積超薄層材料的制造工藝來(lái)說(shuō)是理想的。在醫(yī)療領(lǐng)域這對(duì)于快速原型和創(chuàng)建假肢是很好的，但3D打印應(yīng)用的圣杯生物打印病人的特定器官，仍然是難以捉摸的。

    這在很大程度上是因?yàn)檫@方面的進(jìn)展需要柔軟的材料，如膠原蛋白和常見(jiàn)組織工程凝膠纖維蛋白。雖然在生物打印柔軟材料上取得了一些小進(jìn)展，大多數(shù)結(jié)構(gòu)還是在印刷過(guò)程中被自己的重量壓潰。即使研究者們成功地生物打印出軟質(zhì)材料，它也帶著貴得離譜的價(jià)格標(biāo)簽：大多數(shù)生物打印機(jī)成本在十萬(wàn)美元左右，使得該技術(shù)只有少數(shù)幾家既有資金又有操作這些先進(jìn)機(jī)器的專有技術(shù)的研究機(jī)構(gòu)可以取得。

    然而，這項(xiàng)稱為自由可逆嵌入懸浮凝膠(FRESH)的新技術(shù)，可能會(huì)一石二鳥(niǎo)地消除這兩個(gè)障礙。

    FRESH通過(guò)在一種凝膠內(nèi)部打印另一種凝膠工作，外部的凝膠充當(dāng)一個(gè)半剛性支架，確保內(nèi)部的更軟凝膠不會(huì)在自重下崩潰。更重要的是，支撐凝膠會(huì)在體溫附近融化，這意味著它不會(huì)損壞構(gòu)成核心結(jié)構(gòu)的敏感生物材料。

    “我們已經(jīng)能夠取得冠狀動(dòng)脈的MRI影像和胚胎心臟的3D影像，并以前所未有的分辨率和質(zhì)量3D生物打印它們，”領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的卡內(nèi)基梅隆大學(xué)材料科學(xué)與工程和生物醫(yī)學(xué)工程副教授Adam Feinberg說(shuō)。

    所有這一切的額外好處是，該團(tuán)隊(duì)以節(jié)制的預(yù)算完成了這一歷史性第一，他們使用現(xiàn)成的打印機(jī)，用開(kāi)源軟硬件進(jìn)行修改，整個(gè)裝置成本低于1000美元。

    “不僅是成本低，而且通過(guò)使用開(kāi)源軟件，我們能微調(diào)打印參數(shù)，優(yōu)化我們正在做的，最大限度地提高我們的打印質(zhì)量，”Feinberg說(shuō)，“它真正使我們能加速研發(fā)新材料并在該領(lǐng)域創(chuàng)新，同時(shí)通過(guò)在開(kāi)源許可證下發(fā)布我們的3D打印機(jī)設(shè)計(jì)，我們也在做出回饋。”

    這一發(fā)展打開(kāi)的可能性幾乎是無(wú)止境的，對(duì)于美國(guó)超過(guò)4,000名可能等待不起心臟移植的人來(lái)說(shuō)，這無(wú)疑是可喜消息。與此同時(shí)，研究者們下一步是將真正心臟細(xì)胞結(jié)合進(jìn)這些組織結(jié)構(gòu)，這將使得收縮肌形成，有效迎來(lái)便宜、有功能的3D打印心臟的時(shí)代。

    智能制造時(shí)代指日可待，歡迎未來(lái)到來(lái)。