最近，3D打印業(yè)內(nèi)被一則消息刷屏----“華中科大研發(fā)出鑄鍛銑一體化金屬3D打印技術(shù)”。這不僅是我國3D打印技術(shù)發(fā)展一大振奮人心的消息，更擴(kuò)展了全球3D打印的技術(shù)局限，為未來的技術(shù)發(fā)展指明了新的方向。然而，近期的3D打印技術(shù)發(fā)展不僅如此，國際上還有其他領(lǐng)域的“尖端技術(shù)”誕生。下面就讓我們一起來看看最近有哪些革命性新技術(shù)吧！


    我國金屬3D打印現(xiàn)重大突破


    由華中科技大學(xué)張海鷗教授主導(dǎo)研發(fā)的“鑄鍛銑一體化”金屬3D打印技術(shù)，成功制造出了世界首批3D打印鍛件。該成果打破了3D打印行業(yè)最大的障礙，有望改變世界金屬零件制造的歷史。

    目前的3D金屬打印技術(shù)雖實(shí)現(xiàn)了綠色鑄造，但因缺乏鍛壓技術(shù)，無法解決裂紋和變形缺陷。為解決這一世界性難題，張海鷗團(tuán)隊經(jīng)過十多年攻關(guān)，獨(dú)立研制出“微鑄鍛同步復(fù)合”設(shè)備，創(chuàng)造性地將金屬鑄造、鍛壓技術(shù)合二為一，實(shí)現(xiàn)了首超西方的微型“邊鑄邊鍛技術(shù)”，大幅提高制件強(qiáng)度和韌性，確保了構(gòu)件的疲勞壽命和可靠性。張海鷗教授介紹，運(yùn)用該技術(shù)生產(chǎn)零件，其精細(xì)程度比激光3D打印提高50%。同時，零件的形狀尺寸和組織性能可控，大大縮小產(chǎn)品周期。該技術(shù)以金屬絲材為原料，材料利用率達(dá)到80%以上，而絲材料價格成本僅為目前普遍使用材料的十分之一左右。在熱源方面，因使用高效廉價的電弧，成本也只需進(jìn)口激光器的十分之一。


    據(jù)了解，“鑄鍛銑一體化”金屬3D打印技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，將帶來包括設(shè)計、材料、工藝、檢測、控制、裝備等一系列制造要素的變革，促進(jìn)我國傳統(tǒng)工業(yè)轉(zhuǎn)型。


    日本科研機(jī)構(gòu)開發(fā)出3D打印血管與神經(jīng)技術(shù)


    在再生醫(yī)療領(lǐng)域，日本多家科研機(jī)構(gòu)在研究使用3D打印技術(shù)生產(chǎn)血管等復(fù)雜組織。日本佐賀大學(xué)將iPS細(xì)胞（人體誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞）培育出的細(xì)胞群打印成管狀結(jié)構(gòu)，制成血管。京都大學(xué)利用3D打印技術(shù)制成包裹著神經(jīng)的筒狀組織，并將其移植到實(shí)驗鼠身上，實(shí)現(xiàn)了神經(jīng)的再生。日本政府預(yù)計到2020年前后，iPS細(xì)胞將可用于治療心臟病等疾病，正在加緊掌握與人體組織形狀相近的人造立體組織移植技術(shù)。

    iPS細(xì)胞不僅被用于治療眼部的疑難病癥，未來還可能被用于治療心力衰竭和脊髓損傷。在培育用于移植治療的長血管和立體內(nèi)臟時，管狀和袋狀的組織結(jié)構(gòu)常需要使用很多細(xì)胞。研究團(tuán)隊認(rèn)為，既然3D打印技術(shù)的原理是層層疊加樹脂材料打印成立體作品，如果用細(xì)胞代替樹脂，也可以打印出立體的組織。佐賀大學(xué)教授森田茂樹的研究團(tuán)隊將人類iPS細(xì)胞培養(yǎng)出可發(fā)育成血管的細(xì)胞群，并在多排細(xì)針組成陣列的微型基座上層層串起細(xì)胞，最后打印出長2厘米，直徑5毫米的管狀結(jié)構(gòu)。將管狀結(jié)構(gòu)細(xì)胞從細(xì)針上取下，內(nèi)部使用培養(yǎng)液貫穿。數(shù)天后分化成不同種類的細(xì)胞會在內(nèi)壁形成細(xì)胞層，最終形成血管。今后將在豬身上進(jìn)行血管移植實(shí)驗。該研究使用了發(fā)源于九州大學(xué)的新創(chuàng)企業(yè)Cyfuse與澀谷工業(yè)合作研發(fā)的“Bio3D打印機(jī)”。


    目前有一種治療心肌梗塞的方法是摘取患者的其他血管來替代被淤塞血管。但這種方法對人體會造成很大的負(fù)擔(dān)，使用人工血管容易造成再次淤塞，因此人們對iPS細(xì)胞制成的血管期待很高。京都大學(xué)副教授池口良輔的研究團(tuán)隊使用可分化成皮膚等組織的細(xì)胞，制成長8毫米，直徑3毫米的管狀結(jié)構(gòu)。將其移植到被切除部分神經(jīng)的實(shí)驗鼠的創(chuàng)口處，8周后管內(nèi)產(chǎn)生了神經(jīng)連接，老鼠恢復(fù)行走能力?？梢?，筒狀構(gòu)造可培育長成神經(jīng)的細(xì)胞，促進(jìn)神經(jīng)再生。計劃3年后將該技術(shù)投入臨床研究階段。


    干細(xì)胞3D打印定制抗炎軟骨技術(shù)


    為了不用手術(shù)就可以治療磨損發(fā)炎的髖關(guān)節(jié)，科學(xué)家們在類似髖關(guān)節(jié)股骨頭的3D支架上誘導(dǎo)干細(xì)胞進(jìn)行編程生長為新的軟骨，同時結(jié)合基因治療還可以激活新軟骨釋放抗炎分子防止關(guān)節(jié)炎復(fù)發(fā)。這項技術(shù)使用了一種3D可生物降解的合成支架，這種支架可以根據(jù)病人關(guān)節(jié)的準(zhǔn)確形狀進(jìn)行定制，再利用病人皮膚下脂肪組織中的干細(xì)胞誘導(dǎo)形成軟骨，將其覆蓋在3D支架上從而獲得新的關(guān)節(jié)軟骨。隨后將新軟骨植入發(fā)炎髖關(guān)節(jié)表面，用活組織重新覆蓋髖關(guān)節(jié)，從而消除關(guān)節(jié)炎疼痛，延緩甚至消除一些病人對關(guān)節(jié)替換手術(shù)的需要。

    除此之外，研究人員還借助基因療法將一個基因插入到新生的軟骨細(xì)胞中，再用一種簡單藥物將其激活，該基因可以促進(jìn)抗炎分子的釋放進(jìn)而防止關(guān)節(jié)炎復(fù)發(fā)。“在有炎癥的時候，我們可以給病人一種簡單的藥物，激活我們植入的基因來降低關(guān)節(jié)部位的炎癥，這樣我們就可以在任意時候停止給藥來關(guān)閉基因的表達(dá)。”研究人員這樣說道。這種基因療法是非常重要的，當(dāng)關(guān)節(jié)部位的炎癥分子水平增加，軟骨會受到損傷，疼痛也會出現(xiàn)。將基因療法加入到干細(xì)胞和3D打印支架技術(shù)中，研究人員相信這將有助于阻止關(guān)節(jié)炎復(fù)發(fā)，讓植入軟骨發(fā)揮更長時間的作用。


    有數(shù)據(jù)表明目前有3000萬人美國人被診斷為骨關(guān)節(jié)炎，而骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生率處于上升態(tài)勢。該數(shù)字中包含許多年齡在40到65歲的相對年輕病人，這些病人由于受到年齡限制還不適合進(jìn)行關(guān)節(jié)替換手術(shù)，而傳統(tǒng)的方法又不是特別有效。研究人員認(rèn)為這部分病人或在將來成為使用這種新技術(shù)的理想候選人。

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