回顧近期3D列印行業 「新」技術

OFweek3D列印網訊3D列印技術早在上世紀90年代問世，但直到近幾年才有了突飛猛進的發展。與傳統製造業相比，3D列印技術具有製造成本低、製作周期短、生產效率高等明顯的優勢。為此，國內外的研究人員正在積極研發新型3D列印技術，以便3D列印更廣泛應用於各個領域。接下來，OFweek3D列印網小編為大家整理了近期3D列印行業出現的「新」技術，一起去看看吧！

3D列印幹細胞生成人耳技術

近日，來自美國和英國的一組研究人員完善了使用自身幹細胞生成人耳的技術。事實上，此前，在中國昆明第一醫院的一名醫生就成功使用3D列印技術幫助患者在手臂上「生長」出耳朵。而現在，英國和美國的科學家則對這項技術進行了進一步的完善。

據了解，這項工作背後的研究人員是來自愛丁堡大學再生醫學中心和加利福尼亞大學洛杉磯分校的醫生。醫生從3D列印的耳朵聚合物模具開始展開研究。一開始，他們從脂肪中提取的幹細胞。令人驚訝的是，聚合物支架降解剩下的就是成形軟骨細胞塑造耳朵。

那麼，究竟哪些人群可以從這項技術中受益呢？研究人員正在關注那些四肢健全但卻先天性畸形導致耳朵發育不足的兒童。研究人員通過從孩子的肋骨中借用軟骨，然後提取幹細胞培育出人耳的方法來幫助他們。在整個過程中，研究人員使用Artec3D掃描儀來創建患者的未受影響耳朵的數字模型，然後3D列印該精確模型。使用幹細胞鎖定的合成聚合物，向3D列印的模型中注射幹細胞，使用細胞分選儀從患者的組織中純化幹細胞。該項技術有效減少手術過程中所遭遇的困難，促使更多先天殘疾的孩子能夠擁有新的人生。雖然這一技術要想完成得到使用還需要很長一段時間，但是這肯定是一個令人驚喜的良好開始。

Jala公司開發3D列印皮膚測試亞洲市場化妝品

眾所周知，西方化妝品行業多年來一直沒有為那些非白色皮膚的人提供足夠的選擇。Jala集團，一家中國化妝品生產商。他們已經認識到這個問題，因此開發了一個徹底的新解決方案，以改善專為亞洲消費者製作的化妝品。該公司使用3D生物列印技術列印包含人工完整真皮和表皮的「亞洲皮膚」，以用於測試亞洲市場的化妝品產品。

據了解，到2016年年底，Jala完善了一種生物3D列印技術，能夠創建由人類幹細胞製成的合成「亞洲皮膚」，可用於測試化妝品。在五年內經過98次深入實驗後，Jala研發部門（由Morgan Dos Santos博士領導）和法國LabSkin Creations公司開發出一種獨特的生物3D列印技術，能夠在體外製造3D列印皮膚（人體外）。這種皮膚具有像亞洲化妝品消費者的皮膚一樣功能，可用於測試新產品的安全性、有效性和外觀。

3D列印皮膚及其相關的生物列印過程的發展對於整個亞洲化妝品市場來說可能是重要的，特別是因為該方法可以在相對短的時間內進行。為了創建其3D列印皮膚，Jala研究人員首先必須分析真實的人類皮膚，然後再將其創建為數字3D模型。然後使用特殊演算法將生物油墨列印成皮膚樣結構，在外觀和組成上與真實皮膚相似。

Jala使用的可3D列印的生物墨水由LabSkin Creations開發，並隨後獲得專利。它由許多元素組成，包括人體幹細胞，並且可以在1分56秒內列印到皮膚結構中。所需的21天開發時間的其餘部分涉及等待3D列印皮膚的成熟，直到它具有真實皮膚的外觀、組成和功能。一旦這段時間過去，研究人員可以自由使用人工亞洲皮膚測試化妝品、肥皂和各種皮膚產品。根據Jala稱，人工皮膚應該與產品發生反應，就像真正的皮膚一樣。

納米技術+3D列印=檢測有毒液體

碳納米管長期以來都是科學雜誌上的頭條新聞，就像3D列印一樣。但是當兩者都與正確的聚合物結合時，在這種情況下出現了一些特殊的情況：導電性增加，並且使得可以實時監測液體。

在知名的微納米技術領域，機械工程師Daniel Therriault教授和他的團隊對此進行了一個相關性的研究。這項研究的結果看起來像一塊布；但是一旦液體與其接觸，這塊布能夠識別其性質。在這種情況下，它是乙醇，但它可能是另一種液體。這種方法對於使用無數有毒液體的重工業來說是一個了不起的優勢。事實上，一家美國公司已經將這種可印刷的材料商業化，它是高導電性的，並具有各種潛在的應用。

據了解，在蒙特利爾理工學院進行的研究是3D印表機使用領域的先鋒。近來，所有製造業，無論是航空航天、機器人或醫學等，都對這一技術有所了解。

這其中有幾個原因。首先，部件的輕便性，因為塑料代替了金屬。其次，在微觀層面上有精確的工作，就像這裡的情況一樣。最後，使用可在室溫下使用的納米複合長絲，可以獲得接近一些金屬的電導率。當然，由於細絲的幾何形狀可以改變，因此可以校準測量，使得可以讀取待監測的液體的各種電特徵。

借3D列印油墨研發出可生長活細胞

近日，哈佛大學的研究人員利用自然界的資源來3D列印出了可在水中獨立移動的物體。據悉，研究人員通過使用吸濕墨水來吸收水分，將3D列印推向4D領域。這種墨水生成的物體可以模仿花朵、花瓣、葉子的形狀，並進行運動和產生應激反應。

據了解，這一研究是由哈佛大學威斯生物靈感工程研究所的HansjrgWyss教授Jennifer A. Lewis教授和研究助理A. Sydney Gladman共同完成的。在研究中，吸濕性墨水的選擇對最後的成功起著至關重要的作用。研究人員針對油墨進行一系列實驗，包括可逆的形狀變化，光和pH水平反應。同時，研究人員還研究了具有生物相容性和導電性的材料，並通過引入熱可逆單體證明了該系統的溫度可逆性。

除此之外，Lewis教授的實驗室設立了3D印表機，使用G代碼編程在大約10分鐘內列印架構。 「通過改變3D列印路徑，我們能夠創建各種形狀變化的架構，」Gladman說。3D列印油墨是嵌入有剛性纖維素原纖維的水凝膠，通過將細小的纖維素放在3D列印床上，就產生了足夠的空間擴張來將其浸入水中，這使科學家可以控制形狀的變化。

可創建3D列印支架組織的LDM新技術

近期，台灣的一組研究人員開發了一種使用稱為冷凍形式的新方法（也稱為低溫沉積製造）來製造支架。

據了解，3D列印組織支架的最常見的方法是SLS、SLA和FDM，每個都有它們的缺點。研究人員指出，SLS在可以使用的材料方面受到限制，而對於SLA，樹脂材料中的光引發劑會留下殘留物或副產物，其對嵌入支架中的細胞具有毒性作用。用FDM技術製造的支架具有優異的機械性能，但它們需要高溫，並且當它們冷卻時趨於收縮和變形。為規避由於FDM的操作溫度過高而影響生物分子摻入支架的問題，研究團隊開發了稱之為「偽FDM」的技術，也稱為低溫沉積建模（LDM）。

LDM的優點是許多的，使用該技術製作的支架可以是大孔和微孔的，並且生物分子或生物活性化合物可以在構建過程中摻入。聚合物的分子量幾乎不受該方法的影響，並且該技術適用於多種合成或天然大分子材料，例如殼聚糖、藻酸鹽、PLA、聚乙醇酸（PGA），PCL、PLGA和聚氨酯。LDM方法涉及將液體轉變為固體，這就是為什麼它被稱為冷凍形式方法（FFM），或者是冷凍形式的添加劑製造系統（FFAMS）。

而對於FFM過程中創建低溫環境有幾種不同的方法，但是它們各自也有它們的缺點。因此，研究團隊決定開發一種創造低溫環境的新方法，這將產生一個緊湊、實用的FFAM機器。為此，他們首先設計了一個使用四個冷卻板來形成的外殼或「冷卻區域」的均勻低溫裝置（UCD）。設計成使其能夠在冷卻區域內上下移動的工作板，同時也是放置在內部作為可以在其上進行沉積材料的構造板。在每一層沉積之後，將板降低，使得下一層可以在與前一層完全相同的高度處沉積，從而確保一致的溫度。

總體而言，研究人員的研究產生了具有高潛力的柔性支架，用於將來在組織工程和軟組織修復中應用。雖然研究集中於具有如管和正方形等簡單形狀的支架的生產，他們打算在未來繼續他們的研究，以開發複雜的支架模擬生物系統，以及更大、更高的支架，用於創建軟骨組織，如鼻子、耳朵和氣管。