3D打印和你的生命安全有什么关系

材料牛注：3D打印的模型如今已经司空见惯，但是3D打印的潜力远远不止如此。在未来量身定制假肢、定量打印药品将不再是梦想。

属于3D的未来

一个非常显而易见的事实是，由于一些特定原因，那些身患重病渴望接受治疗的人对现代医学感到很沮丧。

那些寻求器官移植的病人要在等待名单上等很久，而且就算最终找到了供体，他们的身体也可能会对该组织产生抗异性。那些需要铸件或设备辅助治疗的患者，往往只有昂贵的选择，并且这些仪器都非常沉重。

而那些在发展中国家的病人无法获得他们迫切需要的药品，因此常常诉诸不可靠且危险的黑市渠道。

而这些仅是3D打印可以彻底解决的一小部分问题。人们可以利用这项技术为每个患者量身定制治疗器材，并采用比传统材料更轻更便宜的新材料。而且重要的是，3D打印机便于携带，可以在任何地方使用，所以那些在偏远地区也可以引进这项技术。利用3D打印甚至可以打印的头发。

未来何去何从？

3D打印已经给截肢者带来了全新的生活，用量身定做的假肢缩短了治愈时间。而未来似乎更加光明 更加精彩。

我们并没有在谈论那些“无聊的”消费类应用——比如数字版权管理将使我们能够打印出类似一副新眼镜的东西，无需雇佣配镜师、预约和浪费时间试带眼镜——尽管这也是革命性的。

同样的说法也适用于医疗设备。关于3D印刷人体组织有很多争议，但3D打印也可以通过提供医生突破性的治疗设备来改善医生的治疗方式。

iLab海地项目可以利用3D打印机在海地打印一些虽然基本但是却非常重要的医疗器械，比如微型三镜头相机。另外一些简单的想法很容易利用3D打印技术实现。

但是，这项技术的未来如何？它会带来全新的医疗时代吗？我们采访了一些业内人士，来了解这项技术的未来前景。未来我们有可能根据一段DNA打印出一个完整的人而不只是腿部这样的器官吗？

为什么药品需要3D打印？

似乎每天都有新的3D打印医疗“奇迹”制造头条新闻，但在一些医疗机构中已普遍使用3D打印的例子之一是创建假肢（你都不敢相信，连宠物狗都有3D打印的假肢）和国家最先进的模具，使断肢愈合速度加快80％。

Jesse Harrington-Au，全球3D设计软件公司Autodesk的3D打印专家告诉我们，有三大理由来说明的假肢印刷的革命性。

“他们比传统的假肢重量小很多，因为他们采用更轻的尼龙或钛网制成，而不是沉重的、大规模生产的固体胶。他们也能更轻松地为用户的身体量身定制。这不仅从根本上提高了舒适性，也意味着它们可以设计时尚，有助于帮助病人提高心理认同感，尤其是孩子。“

他补充说：“3D打印也大大降低了假肢的费用，低至$70 /£50。用传统制造技术制作的假肢可以花费数千英镑，使很多病人无缘享用。”

而它的好处不仅如此：由3D打印个性化带来的广泛可能性意味着你可以打印比人体四肢更好用的假肢，甚至像超人类一样。

例如，要打印在假肢中的热传感器可以让用户以新的方式体会“感觉”。或者植入跟踪器的3D打印腿可以使用户更加迷恋自己。

Harrington-Au告诉记者：“我们很快就可以看到配备了一系列传感器和其他电子器件的假肢。例如，假肢可以装上热传感器，心脏监测器等，这就像一个建在身体内的FitBit。

“这些传感器和附加器件不仅有助于创造更加人性化的机械手，还可以帮助提升用户的能力。”

跃跃欲试的打印手术

3D打印可以彻底变革手术本身，而是在这发生之前，它会被用来帮助规划程序，以全新的方式让外科医生了解他们从来没有办法了解的信息。

一些医生已经开始使用3D打印来构建患者的真实生活模式，以更好地决定他们的手术计划。最近医生们创建了还在腹中的宝宝Conan Thompson的3D打印模型，以评估他是否需要宫内手术。

Glenn Green，在这一工作小组的医生之一，解释说：“胎儿的3D打印模型使我们能够亲自看看腹中的宝宝是什么样子，这种看得到摸得着的模型能够帮助我们决定照顾宝宝的最佳方式。”

虽然每个我们采访到的专家都对打印器官未来概念很兴奋，但是他们都一致认为，3D打印模型辅助治疗才是最大的变革。

尽管已经有被用来指导手术的3D打印模型的几个例子，但在将来，我们可以期望这将成为普遍且司空见惯的治疗的最基本程序。

生物印刷新的器官、皮肤和耳朵

到现在为止，研究人员只开始打印少量人体细胞以及合成皮肤。但最近在3D打印技术上的进步意味着这些细胞可能很快就可以进行人体移植，并具有人体皮肤和器官的功能。

早在二月，威克森林再生医学研究所的Anthony Atala带领的研究小组首推了一项创新的三维生物打印技术，称为综合组织和器官打印系统Integrated Tissue and Organ Printing System (ITOP) 。该生物打印使用活细胞作为“油墨”，利用CT扫描蓝图共创一个定制的身体零件，就像肌肉、骨骼，甚至是器官。

类似的一种技术已经被从RIKEN发育生物学日本中心的研究人员研发出来了。他们的重点是研究植皮手术，使打印皮肤表现得像活体皮肤一样，“打造”干细胞一样的结构，并使它们具有他们需要更换的皮肤一样的功能。

来自RIKEN发育生物学中心的首席科学家Takashi Tsuji博士说：“到现在为止，人造皮肤的发展受到阻碍主要是因为人造皮肤缺少重要器官，如毛囊和外分泌腺，而正是这些让皮肤在调控中发挥重要作用。有了这项新技术，我们已经成功地生长具有正常组织的功能的皮肤。”

同样，在美国康奈尔大学的研究人员开创了一种用奶牛的细胞生长软骨的技术。其后可将生长出的软骨塑造成耳朵的形状，并移植到因为癌症或意外失去了耳朵的病人身上。

迄今为止，这些皮肤细胞，自产的器官和奶牛细胞生长出的耳朵只在动物身上进行了实验，但紧接着要探索的明显就是制作那些可以安全地移植到人类身上的器官。而第一个成功案例一定会在实验室中出现。

Simon Shen，领先的3D打印品牌XYZ printing的CEO告诉我们：“要想打印整个用于移植的器官，可能还需要比较长的时间，但直接打印皮肤细胞和组织用于测试药物可能会在五年内可行”。

下一步计划不仅仅是人类器官移植，而是使用患者自身的DNA。而这将会使三维打印将变得更加有效。

打印药丸

目前吸引大量关注和研究的一大领域就是3D打印的药物，以及关于此的设计。

去年，美国FDA批准了第一个3D打印的药物，但在未来，我们可以期待快速打印各种药物，并且便宜、满足各种要求。

药物印刷已经获得了如此多的兴趣，究其原因是因为现如今的药品生产和分发有诸多的挑战。

这些包括生产定制形状（在不同的条件下管理药物的具体方式必需），按患者的需要调整用药量，降低成本和阻止假药在发展中国家继续猖獗。

Simon Shen告诉我们：“药品3D打印的真正优势是这种个性化的能力。”他继续说：“3D打印可以创建任意数量的标准生产技术很难制作的造型奇特的药丸。这些不同形状的表面积（表面积不同，因此药物释放的持续时间不同）可以按各种病人的需要进行调整。

“有些患者需要快速起效的药物，而另一些则需要在一段较长时期内逐步释放。3D打印技术可以生产专门针对这些需求的不同形状的药丸。”

Clive Roberts和他的研究小组在诺丁汉大学一直在研究3D打印复方制剂。这意味着，一粒药丸可以包含多种释放特性不同的药物。这将是那些每天必须服用超过50粒药片的病人的福音，比如老年人或艾滋病毒感染者。

3D打印有哪些缺点？

当涉及到药物印刷，问题是很明显的。在当今世界，药物是数字化的，有什么可以阻止该药物被共享上网，被打印毒品的人利用吗？毕竟，一些地区已经开始打印的3D枪支了。

对于印刷药物的工作，必须受到药师或其他医疗专家的严格监管和控制。

Lee Cronin教授，Glasgow大学化学系钦定主席、TED演讲者采访了Gizmodo，对这个话题进行了更深入的解释：“如果有人去了一家当地的五金商店，那么他们就可以购买化学品和设备制备各种药物。”

“这将需要他们的很长时间，他们会遇到麻烦，而且它仍然是非法的。而且，在最后，他们不会制备出成分纯粹、达到服用标准的药品。”

他继续说：“请问（这项技术）会不会增加获得（非法）药物的可能性？不，它不会从根本上提高这种可能性。它的目的是大幅降低药品生产成本和更加便捷的药品获取渠道。这将允许再次进行已知药物的重新生产，即使它们是“绝版”。意思就是，不需要巨型的生产设备就可以重新进行生产。

“（但是，即使它可能被非法使用，）那么这样想想：有几百万的人沉迷于毒品？又有几十亿的人因为无法获得需要的药品而死去？”

比我们所拥有的更好

即使所有这些问题都得到妥善解决，一些上面提到的未来发展可能仍然需要几年的时间。这是因为其实很多这些想法都需要经过严格的测试。毕竟，你不希望要一个新的3D打印的心脏，如果它不太能经受得住时间的考验。

我们只是刚刚触及3D打印药品将来会带来的未来的皮毛。但是，我们不要忽略了一些已经在使用的3D打印技术。

Simon Shen告诉记者：“现在我们已经看到了SLA 3D打印技术用于牙科工作中。牙医只需按一个按钮，就可以生产完美匹配牙齿凹槽和曲线的牙冠、牙桥及矫正装置。这正是我期待的东西，这种技术将进一步成为主流”。

因此，尽管相比那些更加雄心勃勃的研究项目这只是3D打印的一个非常简单的应用，但是需要认识到的是我们将看到技术与工艺的改进，变得更准确，更有效，并成为主流。

Brigitte de Vet，Materialise医疗公司的副总裁说：“在未来，医学方面的3D打印将不再成为头条新闻，除了在最特殊的情况下，因为它将成为可预期、可接受的标准化治疗方式。”

“就像你期望在手术前被打一针麻醉剂，经历过复杂操作的病人们会希望他们的医生在手术前已经用3D打印规划了手术程序，或者可以使用3D打印的手术模型，把这一计划介绍给手术室中的其他医生，或使用3D打印定制植入物”。

当然，如此巨大的发展，如印刷器官和皮肤，也并不是没有挑战和伦理问题。但随后Cronin说，底线是，越来越多的人将被这项技术拯救，这才是真正重要的，也正是这条原因使技术不断进步。

参考原文链接：Why 3D printing will save your life one day

本文由编辑部杨洪期提供素材，时冰遥编译，点我加入材料人编辑部。

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