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(guó)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(lái)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(guó)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(lái)看看最近有哪些革命性新技術(shù)吧！

 

　　我國(guó)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(wú)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(duì)經(jīng)過(guò)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(shí)，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(jià)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(jià)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(lái)包括設(shè)計(jì)、材料、工藝、檢測(cè)、控制、裝備等一系列制造要素的變革，促進(jìn)我國(guó)傳統(tǒng)工業(yè)轉(zhuǎn)型。

 

　　日本科研機(jī)構(gòu)開(kāi)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(yàn)鼠身上，實(shí)現(xiàn)了神經(jīng)的再生。日本政府預(yù)計(jì)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(lái)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(zhǎng)血管和立體內(nèi)臟時(shí)，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(duì)認(rèn)為，既然3D打印技術(shù)的原理是層層疊加樹(shù)脂材料打印成立體作品，如果用細(xì)胞代替樹(shù)脂，也可以打印出立體的組織。佐賀大學(xué)教授森田茂樹(shù)的研究團(tuán)隊(duì)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(zhǎng)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(huì)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(yàn)。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(lái)替代被淤塞血管。但這種方法對(duì)人體會(huì)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(duì)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(duì)使用可分化成皮膚等組織的細(xì)胞，制成長(zhǎng)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(yàn)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。可見(jiàn)，筒狀構(gòu)造可培育長(zhǎng)成神經(jīng)的細(xì)胞，促進(jìn)神經(jīng)再生。計(jì)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?cè)陬愃企y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(zhǎng)為新的軟骨，同時(shí)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(xiàng)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(duì)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(gè)基因插入到新生的軟骨細(xì)胞中，再用一種簡(jiǎn)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(shí)候，我們可以給病人一種簡(jiǎn)單的藥物，激活我們植入的基因來(lái)降低關(guān)節(jié)部位的炎癥，這樣我們就可以在任意時(shí)候停止給藥來(lái)關(guān)閉基因的表達(dá)。”研究人員這樣說(shuō)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(huì)受到損傷，疼痛也會(huì)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(zhǎng)時(shí)間的作用。

 

　　有數(shù)據(jù)表明目前有3000萬(wàn)人美國(guó)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(shì)。該數(shù)字中包含許多年齡在40到65歲的相對(duì)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(lái)成為使用這種新技術(shù)的理想候選人。