打印人工角膜、打印可居住房子……沉寂多年后3D打印开始走进现实生活

时间:2018-06-12 08:42来源:文汇报作者:yeyan 点击:
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摘要:2012年,英国《经济学人》杂志曾刊登文章,将3D打印技术视为“第三次工业革命”的重大标志,然而受材料、技术、知识产权等多方面因素的制约,这项技术在实际应用中却频频遭遇困境。不过近期3D打印技术可谓捷报频传:5月30日,英国纽卡斯尔大学在官网上刊登消息称,该校研究人员通过干细胞中提取研发的“生物墨水”,运用3D打印技术成功打印出全球首枚人工角膜;6月6日,

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  英国研究人员利用人体干细胞、胶原蛋白和海藻酸首次3D打印出人工角膜。未来人工角膜有望无限供应。视觉中国

  2012年,英国《经济学人》杂志曾刊登文章,将3D打印技术视为“第三次工业革命”的重大标志,然而受材料、技术、知识产权等多方面因素的制约,这项技术在实际应用中却频频遭遇困境。不过近期3D打印技术可谓捷报频传:5月30日,英国纽卡斯尔大学在官网上刊登消息称,该校研究人员通过干细胞中提取研发的“生物墨水”,运用3D打印技术成功打印出全球首枚人工角膜;6月6日,英国《卫报》报道说,荷兰埃因霍温市正着手运用3D打印技术建造五栋混凝土房屋,建成后将成为世界上首批可正式用于居住的3D打印房屋。

  生物打印为患者“量身定制”角膜

  据英国《每日快报》报道,当前全球有约500万人因外伤导致的角膜瘢痕而完全失明,此外还有约1000万人需要通过手术来预防传染病导致的角膜失明。与此同时,美国国家生物技术信息中心在2016年2月发表的一份报告中指出,全球每70名角膜患者中仅有一人能够幸运地获得角膜移植。这无不向人们传递一个信息——全球可供移植的角膜数量严重短缺,发展角膜替代品或补充品已刻不容缓。

  为了让3D打印角膜成为可能,多年来世界各地的研究小组一直在寻找一种“生物墨水”。就在上月,来自英国纽卡斯尔大学的科研人员将海藻酸盐和胶原蛋白与角膜干细胞进行混合,从而创造出一种可用于3D打印的“生物墨水”,成功突破该领域长期以来的瓶颈。“这种混合而成的‘生物墨水’在形态上类似凝胶,可以从3D打印机的喷嘴中挤出,既能保持形状,又足够柔软。”该研究负责人、纽卡斯尔大学细胞工程学教授切·康农表示,“这种材料能够让干细胞存活数周,更重要的是,它在允许用户直接打印细胞的同时,无需担心它们单独生长。”

  从刊登于《实验眼科研究》杂志上的研究报告可以获悉,3D打印角膜的制造过程相当简单——只需使用一台成本很低的3D生物打印机,将“生物墨水”挤压成同心圆,便可形成人类角膜的形状,整个过程甚至不超过10分钟。更加令人赞叹的是,报告第一作者、来自纽卡斯尔大学遗传医学研究所的教授阿比盖尔·萨克森透露,由于打印出来的细胞尺寸是通过扫描患者眼睛后从真正的角膜中提取出来的,因此3D生物打印机可以利用这些数据实现“量身定制”,打印出与患者眼睛大小和形状完全匹配的角膜。

  尽管实验证明通过扫描患者眼睛来打印角膜的做法可行,但切·康农表示这项技术仍需进一步测试,“真正可用于移植或许还需要几年时间”。如果未来3D打印角膜能够实现临床应用,那么对全球1500万渴望接受角膜移植的患者而言,无疑是天大的福音。

  混凝土打印打造“百变”住宅

  早在2013年,英国的一家建筑设计工作室就提出了3D打印房屋这一概念,并成功制造了首个建筑模型。如今,3D打印房屋可谓遍地开花,但这些风格迥异的建筑都有一个共同点——概念性远大于实用性。

  不过,荷兰埃因霍温市的一个被称为“里程碑”的房地产项目或许将改变这一现状。荷兰万维珍建筑公司目前正携手埃因霍温技术大学打造五栋3D打印混凝土房屋,并将于明年投入租赁市场,据悉它们将成为全球首批可正式用于居住的3D打印建筑。

  “里程碑”项目经理鲁迪·万·盖普在接受《卫报》采访时透露,工程师们计划从一套拥有两个卧室的单层住宅入手,根据房屋的建筑面积由小到大依次建造。在第一栋房屋的建造过程中,3D打印技术将仅用于外墙和内墙的建造,并且整个打印过程都将在埃因霍温技术大学的实验室内完成。而当最后一栋房屋——拥有三个卧室的三层住宅开始建造时,3D打印机将在项目现场完成整栋建筑(包括给排水管道)的构筑和安装。整个工程将于2019年年中全部完工。

  相比传统建筑,3D打印房屋具有杜绝材料浪费、减少建筑垃圾、节省人力资源、缩短工程时间等诸多优势。不过在盖普看来,能够让居住者根据自身需求打造“百变”住宅,才是3D打印房屋最具竞争力的优势。“技术决定了3D打印房屋可以是任意形状的,而传统建筑在造型上有很大的局限性。”

  埃因霍温理工大学3D打印研究小组负责人赛欧·萨勒特对路透社表示,混凝土结构的3D打印房屋在抗震性、防火性等安全问题上均有保障,不过受技术局限,“里程碑”项目中的五栋房屋均无天然气供应。尽管如此,它们还是获得了不少家庭的青睐。据英国《每日邮报》报道,负责项目后期营销的韦斯特达房地产公司公布一号住宅的图片不到一周,就已经收到了20个荷兰家庭的租赁申请。

  事实上,这并非荷兰第一次将3D打印技术应用到现实生活当中。去年10月,埃因霍温理工大学研究小组就运用3D打印技术成功打造出一座8米长的桥梁,并在海默特正式投入使用。谈及3D打印房屋的未来,盖普充满信心。“在发达国家,瓦工和其他户外工作人员紧缺,房屋建造的人力成本十分高昂,3D混凝土打印技术恰好能解决这一问题。我估计,未来五年内,荷兰大约5%的房子都将使用3D打印机制造。”

【光粒网综合报道】( 责任编辑:yeyan )
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