3D打印技术加速生物材料发展过程，未来生病只需要哪病换哪。




本月，四千名美国人等着做心脏移植。由于心脏功能衰竭，这些病人没有别的选择。心脏组织，跟身体其他组织不同，一旦它损害，无法自我治愈。幸运的是，卡内基-梅隆大学的研究小组报告说，有那么一天，不再需要修复损害的脏器，而只需要做心脏移植手术即可。

“我们能做冠状动脉的核磁共振图像、胚胎心脏的3-D图像和3-D生物材料打印。这是史无前例的革命。可以使用特别柔软的材料，比如胶原质、海藻酸盐和纤维蛋白。”亚当&MIDdot;范伯格说，他是卡内基-梅隆大学材料科学、工程和生物化学工程系的助理教授。范伯格带领再生生物材料和治疗学小组进行科学研究。该小组的研究成果已经发表在《科学进步杂志》上。

传统的3-D打印机主要打印用塑料或金属味原料的硬物，它们通过一层一层地打印，创造出3D物体。每打印一层都需要下面一层强劲的支撑。所以，打印凝胶剂这类软材料时，就受到了限制。

“在过去十年里，在组织工程学里，3-D打印各种材料是一个共同的趋势，但是直到现在，没人找到一种方法来装配凝胶体，比如，胶原质或纤维蛋白。”TJ&MIDdot;欣顿说，他是生物医疗工程系的研究生，在卡内基-梅隆大学就读，是该研究的带头人之一。

“使用软组织的挑战是——想想我们吃的果冻吧，3-D打印时，它们会被它们自己的体积压垮。”范伯格说，“所以，我们找到了一个方法，用这方法来打印软材料。我们在一个支撑体材料里打印。关键之处是，我们在一个凝胶体里打印另一个凝胶体。打印的时候，相当精确，可以做到一层一层地打印。”

这项技术有一个最主要的进步，被命名为FRESH，或者“暂停水凝胶的自由态、可反转、植入技术”。起支撑作用的凝胶体只要被加热到体温那么高的温度，即可被轻易融化，由此不会破坏正在打印的易碎的生物体的分子或活细胞。下一步，该小组将努力把真正的心脏细胞合成入这些3-D打印组织结构里，提供一个支架，以帮助形成会收缩的肌肉。

生物打印是一个正在发展的领域，但至今为止，3-D生物打印耗费了10万美金，并且需要特定的专家来合作，因此受到了限制。但是，范伯格的研究小组能把他们的技术植入更适于消费者使用的3-D打印机，使用源代码开放的硬件和软件，成本低于1000美金。

“不仅成本低，而且使用源代码开放的软件，我们已经能做到微调打印参数，让我们做的事标准化，最大限度地保证我们的打印质量。”范伯格说。“它加快了我们开发新材料的速度。这是这一领域的一大革新。我们也将在开放源代码许可证的基础上，开放我们的3-D打印机设计图。”

3D打印技术加速生物材料发展过程，未来生病只需要哪病换哪。




本月，四千名美国人等着做心脏移植。由于心脏功能衰竭，这些病人没有别的选择。心脏组织，跟身体其他组织不同，一旦它损害，无法自我治愈。幸运的是，卡内基-梅隆大学的研究小组报告说，有那么一天，不再需要修复损害的脏器，而只需要做心脏移植手术即可。

“我们能做冠状动脉的核磁共振图像、胚胎心脏的3-D图像和3-D生物材料打印。这是史无前例的革命。可以使用特别柔软的材料，比如胶原质、海藻酸盐和纤维蛋白。”亚当&MIDdot;范伯格说，他是卡内基-梅隆大学材料科学、工程和生物化学工程系的助理教授。范伯格带领再生生物材料和治疗学小组进行科学研究。该小组的研究成果已经发表在《科学进步杂志》上。

传统的3-D打印机主要打印用塑料或金属味原料的硬物，它们通过一层一层地打印，创造出3D物体。每打印一层都需要下面一层强劲的支撑。所以，打印凝胶剂这类软材料时，就受到了限制。

“在过去十年里，在组织工程学里，3-D打印各种材料是一个共同的趋势，但是直到现在，没人找到一种方法来装配凝胶体，比如，胶原质或纤维蛋白。”TJ&MIDdot;欣顿说，他是生物医疗工程系的研究生，在卡内基-梅隆大学就读，是该研究的带头人之一。

“使用软组织的挑战是——想想我们吃的果冻吧，3-D打印时，它们会被它们自己的体积压垮。”范伯格说，“所以，我们找到了一个方法，用这方法来打印软材料。我们在一个支撑体材料里打印。关键之处是，我们在一个凝胶体里打印另一个凝胶体。打印的时候，相当精确，可以做到一层一层地打印。”

这项技术有一个最主要的进步，被命名为FRESH，或者“暂停水凝胶的自由态、可反转、植入技术”。起支撑作用的凝胶体只要被加热到体温那么高的温度，即可被轻易融化，由此不会破坏正在打印的易碎的生物体的分子或活细胞。下一步，该小组将努力把真正的心脏细胞合成入这些3-D打印组织结构里，提供一个支架，以帮助形成会收缩的肌肉。

生物打印是一个正在发展的领域，但至今为止，3-D生物打印耗费了10万美金，并且需要特定的专家来合作，因此受到了限制。但是，范伯格的研究小组能把他们的技术植入更适于消费者使用的3-D打印机，使用源代码开放的硬件和软件，成本低于1000美金。

“不仅成本低，而且使用源代码开放的软件，我们已经能做到微调打印参数，让我们做的事标准化，最大限度地保证我们的打印质量。”范伯格说。“它加快了我们开发新材料的速度。这是这一领域的一大革新。我们也将在开放源代码许可证的基础上，开放我们的3-D打印机设计图。”