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美国莱斯大学科学家们成功3D打印出具有“呼吸”功能的肺
美国莱斯大学科学家们成功3D打印出具有“呼吸”功能的肺
5/18/2019 5:42:54 PM | 浏览:497 | 评论:0

美国莱斯大学科学家们成功3D打印出具有“呼吸”功能的肺

美国科学家们已经成功3D打印出了肺脏模型。而且,这个用3D打印出来的肺,已经实现了革命性突破,具有“呼吸”功能。

据《科学》杂志披露:

美国莱斯大学的Bagrat Grigoryan、Kelly Stevens和Jordan Miller等,通过三维光刻技术,使用生物相容的水凝胶,3D打印了一个包含血管和气道的肺脏模型,在其中实现了血液的氧合;还构建了一小块肝脏,移植到小鼠体内后成功存活。

实现血液氧合的意思,就是会呼吸。简单来说,就是采用水凝胶材料,利用3D打印技术,打印出了能够实现呼吸功能的肺模型。

由华盛顿大学和莱斯大学的生物工程师领导的一个研究小组开发了一种开源技术,用于生物打印组织“具有与人体血液、空气、淋巴和其他重要液体的自然通道类似的精细纠缠的血管网络。”

美国莱斯大学科学家们成功3D打印出具有“呼吸”功能的肺

纠缠的血管网络

美国莱斯大学科学家们成功3D打印出具有“呼吸”功能的肺

视频显示了模仿肺部的气囊的3D打印比例模型。空气被泵入囊中以模仿呼吸,同时血液流过囊周围的网络。微型系统为红细胞提供氧气。研究人员本周在《科学》杂志上发表了他们的研究成果。

3d打印技术称为投影立体平版打印术,其使用“投射光和光反应树脂来制造固体物体”。

研究小组发现,可以使用常见的食品添加剂,特别是食用黄色5号,以帮助制作模仿血管系统的复杂结构,如视频片段所示。对于3D打印器官组织而言,无毒食品染料比可能致癌的化学品更好。

工程师希望这种生物打印技术能够加速更换器官和组织的发展,让我们更接近我们一直在等待的医疗未来。

而这一切,才仅仅是一个开始。据报道,通过这项突破性的生物组织打印技术,研究人员可以创造出模仿人体血液、空气、淋巴液和其他重要液体复杂天然脉管系统的水凝胶器官替代物。

换句话说,过不了多久 ,人类的大部分内脏器官的移植难题,就会被彻底攻破了。

是的,你没看错,今天3D打印技术,正在一日千里的进步。面对这种技术革命,无论生产、科研还是日常生活,都将会经历一场颠覆性改变。

有人或许会问:究竟什么是3D打印技术?

其实,所谓3D打印技术,和2D的普通打印机工作原理差不多。只不过,普通打印机是用墨水在纸上,打印平面的图片文字;

而3D打印则是利用金属、陶瓷、塑料、砂等原材料,通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成立体的实物。

美国莱斯大学科学家们成功3D打印出具有“呼吸”功能的肺

有人或许会问:莱斯大学,又是如何运用3D打印技术,打印出具有“呼吸”功能的肺的?

一句话:三维光刻技术!

形象地说,就像芯片生产使用光刻机技术一样,美国莱斯大学研究团队,也是选择了三维光刻技术,通过光照使光敏树脂局部聚合,打印出特定的结构。

相比逐点打印的传统喷墨式3D打印,三维光刻可以同时处理几百万个体素,再辅以柠檬黄遮光,打印的效率和精度都大幅提高了。

1、他们利用这种打印技术,先尝试打印了一段带瓣膜的血管,非常顺利。

美国莱斯大学科学家们成功3D打印出具有“呼吸”功能的肺

2、之后,加大难度,打印肺器官中相互缠绕、且不互通的血管与气管,依旧顺利完成。

美国莱斯大学科学家们成功3D打印出具有“呼吸”功能的肺

3、最后,攻关了能够实现气体交换的肺泡与毛细血管,并最终成功打印出具有呼吸功能的肺架构。

美国莱斯大学科学家们成功3D打印出具有“呼吸”功能的肺

值得一提的是,运用术3D打印技术生产人体器官,由于打印材料来自病人自身的组织与细胞,不会产生传统移植带来的免疫排斥反应。

随着技术不断发展,不会太久,人类就可以随意将坏掉的内脏扔掉,通过3D打印换一颗完好无损的新器官来替代。

这个梦幻一般的未来,正向我们走来。

目睹这一幕幕,很多人可能要概叹不已:3D打印技术真是来得太快了。仅仅不到几年功夫,3D打印技术已经不再是科幻小说,不再是阅读理解,不再是新闻标题,而是实实在在的宿命。

目前,人类通过3D打印技术,已经实现了多个器官组织生物打印,帮助人类攻关各类疾病,也让让越来越多的病人得到康复。

1、3D打印外科骨骼:这些轻量级体外骨骼,可以辅助残疾人站立和走动。

美国莱斯大学科学家们成功3D打印出具有“呼吸”功能的肺

2、3D打印耳朵:这种类似胶状物的物质,能够像肌肉一样弯曲,并能够像神经细胞束一样传输电信号。

美国莱斯大学科学家们成功3D打印出具有“呼吸”功能的肺

3、3D打印心脏:这是以色列科学家利用3D打印技术打印出的全球第一个完整的心脏,拥有细胞、血管、心房和心室。

4、3D打印血管:这种血管可以与人体血管网络长在一起,同人体组织相互“沟通”,不会发生器官排斥,且可以生长出类似于肌肉的组织。

美国莱斯大学科学家们成功3D打印出具有“呼吸”功能的肺

5、3D打印支气管:医务人员利用3D打印机,采用生物材料制作出了一个可在气道中开辟通道的夹板,成功挽救了一名支气管软化的婴儿。

美国莱斯大学科学家们成功3D打印出具有“呼吸”功能的肺

6、3D打印头骨:美国当地的医疗机构正试图将3D颅骨打印引入到临床治疗中,目前打印材料已经报FDA批准。

美国莱斯大学科学家们成功3D打印出具有“呼吸”功能的肺

可以想见,不久的将来,3D打印技术将让全球器官移植难题将迎刃而解,谁身上的器官坏了、老化了,都可以用3D打印出来的新器官替代。

而那些亟待手术的人们,也将不必因为等不到活体器官而绝望地死去,器官也将成为可以批量生产的商品,要多少,有多少。哪个器官生病了,就像汽车换零件一样,换掉重来。

如果加上纳米技术、基因科学的发展,在不远的将来,人体组织器官复制、衰老替代等一系列难题,将不再是不可能完成的任务。人类返老还童、长生不老,或不再是天方夜谭。

以3D打印技术、人工智能、基因科学等为标志,第四次工业革命已经近在咫尺。只命运的蝴蝶,已经在美国展开了它颠覆之翅,对人类社会来说,这是一场充满不确定性的大海啸!

一日千里的科技,正在使一切坚固的,变成脆弱的;使一切岿然不动的,变成变动不居的。看吧,随着3D打印技术、人工智能技术等的推进,今后,大部分制造业和医学将被颠覆:

用户将购买从杯子到房子奶中人体组织等所有产品的设计,然后就地3D打印出来,而他们的成本便宜。而各种小商品制造者、医生,他们的工作技能或将迅速过时,他们的职业或将逐渐消失。

对此,斯坦福教授卡普兰做了一项统计,美国注册在案的720个职业中,将有47%被新技术取代。在中国,这个比例可能超过70%。

作为历史进程中的一份子,人生最重要的任务是『追随历史运行的方向』,不要莫名其妙被历史碾死。

面对人工智能、3D打印技术等,我们改变不了科技的进程,但是,我们可以改变自己,以及我们下一代的知识结构。

有学者分析,面对步步逼近的新技术革命,你有三个选择:

1、要么积累财富,成为资本大鳄

2、积累名气,成为独特个体

3、积累知识,成为更高深技术的掌握者

新的时代已经渐行渐近,我们只有有意识提升自己,方能赶上时代的潮流!

 

印度理工学院:3D打印人造皮肤未来或可长出毛发

美国莱斯大学科学家们成功3D打印出具有“呼吸”功能的肺

,   近日,印度研究人员表示,成功利用3D生物打印技术打印出人造皮肤,具有与天然人体皮肤相似的解剖学结构和生化特性等,将来可在化妆品、皮肤药物等测试中广泛应用。

      人类皮肤主要分为由成纤维细胞等构成的真皮层以及由角质细胞和黑色素细胞等组成的表皮层。这两层之间的连接形态是波浪状的,它给表皮层提供机械支撑,使两层相互粘在一起,以支持皮肤结构稳定。

      印度理工学院研究人员是采用3D计算机辅助设计技术,成功模拟上述波浪状连接形态,用该模型每次可打印10层真皮和8层表皮人造皮肤。

      打印人造皮肤使用的生物材料,其中真皮层材料使用“生物墨水”与成纤维细胞等混合,表皮层材料使用“生物墨水”与角质细胞和黑色素细胞等混合。测试显示,这种方式打印的人造皮肤可在长达3周内保持原有尺寸。

      研究人员表示,下一步将继续探索在3D打印出的皮肤上生长毛发的可能性。

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