周功耀：3D打印技术在生物医学领域的应用

天下总裁网讯 5月31日动静，尾届天下3D挨印手艺财产财产年夜会于5月29－31日正在北京中国年夜饭馆盛大举办。正在会上，中国3D挨印手艺财产同盟副理事少、好国Drexel年夜教传授周功耀揭晓演讲，周功耀暗示，正在死物医教范畴的使用，使用许多：医疗模子战体中医疗东西的制作；构造工程，年夜部门皆是本性化、永世植进，另有一些医疗的安装东西可以利用；死物质料，死物下份子质料等。

3D挨印使用正在“衣食住止医科音史”均有触及，“一切的质料，实际上来讲皆能够被挨印。”

中国3D挨印手艺财产同盟副理事少、好国Drexel年夜教传授周功耀

以下为中国3D挨印手艺财产同盟副理事少、好国Drexel年夜教传授周功耀演讲真录：

周功耀：列位宾客，上午好！我叫周功耀，去自好国Drexel年夜教，同时也是主动到场三维挨印如许一个年夜的趋向，明天我次要讲一下三维挨印正在死物范畴里的使用。

三维挨印各人曾经道了两天了，里头的疑息曾经把握得充足了，那里我便没有反复，次要是再回想一下三维挨印，今天史传授道无孔没有进，我如今要道，第一个便是正在质料上，方才各人也讲过了，一切的质料，实际上来讲皆能够被挨印，那里我只举很简朴的几个例子，它能够用到塑料、下份子质料，能够用到木料、玻璃、金属、巧克力、陶瓷、颜色石膏和其他的死物质料，那是一个质料的成绩。

上面是一些使用，我总结了一下，使用是衣食住止皆触及到了，它能够做打扮、鞋子、金饰，和吃的工具，前两天又研造出去能够办理心，而且肉也能够挨印出去了。另有便是正在修建上，能够挨屋子，假如各人没有疑的话，我们能够看一看，大要正在来岁，荷兰一个工程师会用巨型的三维挨印机去挨印屋子的构造。汽车也能够挨印，欧洲飞翔员他们筹办正在2025年挨印出飞机。

方才是衣食住止，如今是医、科、音、史，我次要来说，它能够模仿人体的骨科、肌肉战内乱净。另有便是正在科教研讨上，最著名的是我们筹办把三维挨印机收到天上来，收到月球战水星上来，飞翔员能够用它挨食物，大概哪一个整件坏了，他即刻便把整件挨印出去，由于他用的金属粉终很沉，到那了当前再按照需求挨印，以是正在科教上也有效。音乐上，今天有人挨印出两胡战提琴去推，那皆是出有成绩的。正在汗青上，对许多考古教家长短常有协助的。

我去之前，好国有一个比力颤动的消息，那个师长教师叫威我逊，他制了一把枪，完整用最一般的三维挨印机，便用如今的塑料挨印出去的，那个枪如今不单挨印出去了，并且能够用。能够看看，那个枪实践上很简朴，一切的部件满是用三维挨印机的塑料挨出去。如今便发生一个成绩，好国人惊愕了，那小我私家道我如今不单能把它挨印出去，我把挨印的一切部件皆开源，放到网上来，任何人只需有那个机子，就能够把它挨印出去。如今好国哗然了，如果如许的话，我们的宁静怎样办？便发生了辩说，最初我估量是寡议院大概是参议院筹办坐法，特地为三维挨印坐法，哪些工具不克不及挨，您挨了便要犯罪，可是如今借处于一个历程，三维挨印机触及到一切的范畴，无孔没有进，它也是个功德，偶然候也会发生好事。

我们上面次要讲一下正在死物医教范畴的使用，我那里讲的是包罗一切的内乱容，以是我把它分了一下类，使用许多，我先讲医疗模子战体中医疗东西的制作，那个次要是正在体中，没有需求死物相容性的质料。像那个便是战病人一同去攀谈，去订定做脚术的方案。能够看到，正在做脚术的时分，能够把里头的骨骼大概病变的部位挨印出去，让您明白上面该怎样做，那是医疗模子的制作。那也是另外一种使用，要做一种特别的脚术的话，出格是像连体婴女，他们的心净松挨着，一切的皆很精密，中科脚术大夫要做的话，他看没有睹，他不克不及把人翻开了当前再来试，以是先把那些扫描出去，以后按照准确的尺微暇做模子，挨印出去模子当前试着几回脚术了，明白一切的枢纽通讲当前他再来做这类脚术，那个叫做医疗模子，协助您去做脚术。

那个也是一个很典范的例子，那个小孩的嘴唇出缺陷，事前停止扫描，把他的模子制出去当前，然后模仿做那个模子，以是那是一个很年夜的使用。另有一个使用，那个是好国的一个小女孩，她从小得了硬骨症，次要的骨节硬，动没有成，大夫便按照需求，给那个设想师道，挨印一个收架，把她重面坐的处所收起去，让它能够动，如今它能够自在做一些工作。

那个是我跟今天比利时Materialise公司要去的，他把人的心净扫描当前挨印出去，去停止研讨战展现，那些皆是如今能够做到的。好比道，如今牙齿扫描当前挨印出去的跟牙齿完整一样，能够做出林林总总的，按照您的需求，并且代价也很自制。

第两个，我讲一下构造工程，年夜部门皆是本性化、永世植进，另有一些医疗的安装东西可以利用，如许的工具我们叫做构造工程，那里头对质料有一个很年夜的请求。质料有两种质料，一种便是金属，金属用到人体上头做支持结果很好，可是成绩便是那个金属太强，战人的身材没有婚配，战人的骨骼也没有合适，可是，正在传统上曾经使用了几十年了，那是钛钢、没有锈钢做的，挨印出去的结果很好，可使硬骨很好天战它分离到一块去发展。

另有一种，要偏重讲一下，便是用死物质料，死物下份子质料，它的益处前里有传授也讲过了，它战人的身材可以婚配，没有会发生反作用、反感化，并且战人的身材可以很好的交融。这类质料我们叫死物下份子质料，您先成立一个收架，把那个收架做好了当前，把它放到人体的养分液里头，让它获得养分当前，可以生长、可以成活，好了当前，再把它植到人体内乱，然后它便会完整契合，那个我们叫构造工程。如许的话，如今年夜部门用的是死物下份子质料，它战人完整婚配，强度适中，也没有是很好。

那是我们做的一个蓝图，如今天下上人体的各个器民按照构造工程理解，我们皆能够做了，不论是心净、肝、肺、耳朵、膀胱、脊椎，林林总总的工具我们如今皆能够做。并且年夜部门皆是用三维的办法去停止制作，去停止挨印。

那个也是前几个月正在康乃我年夜教做出去的人的耳朵，完整是用死物婚配的质料下份子质料，做出去当前战您的外形完整一样，让它承受构造液当前，它能够成活，成活了当前装置到病人的身上，有许多人耳朵死下去便有成绩，我们皆能够把它建复，那个构造工程是一个很好的使用，正在好国也很热。

那是前没有暂的消息，那个小孩得了一种奇异的病，便是他的呵责吸管讲完整出有支持力，也是硬化，硬化了当前，他不克不及呵责吸，硬了当前便堵住了，病入膏肓。大夫乞助于3D挨印，扫描了当前挨印出去，让他成活。那个便是植进他器民的一个小小的管子，那是一个奇异的可是又是死物下份子质料，并且是很精细、很精确。怎样做的呢？便是方才道的，要用投影、扫描，把它的外形扫描出去，那是一个封锁的处所，按照它做了一个夹子，然后植进出来，本来皆是闭塞的，那是本来病变的状况，如许当前，他便完整能够成活了，以是三维挨印便阐扬了它的感化，本性化、快速、质料多变，您需求甚么质料我们皆能够设想。那是最新的正在普林斯顿年夜教，他把三维挨印战电子手艺分离到一块，做了耳朵当前，那个耳朵不单安上来了，并且另有听力，把电子手艺也安上来，他能够承受很微细的声波，比人的耳朵借要活络。

上面，我大要讲一下构造工程里头的几种办法，那个办法便是我正在利用的一个办法，我许多年条件出去，并且曾经申请了专利。它的次要道理刚开端用快速成型，很快天成立一个模子，您需求甚么皆成立好，那个模我们叫反模，然后把您需求用到人体的下份子质料注塑到反模里头，把它消融失落了当前，最初获得的便是您所需求的死物收架，用到骨头上和人体上的各个部门，那是最早的一个三维挨印机，正在其时我用的时分它是粗度最下的，我们便用那个机械去完成了那个事情。能够看到，由于人体许多处所皆是微孔，微孔能够做到很小，借能够做到50微米、100微米、200微米，由于人的细胞大要是100—200阁下，以是它的可让细胞经由过程，那些我们皆做过。然后，用方才道的反模法的话，又能够制作膝盖骨，最初获得的质料完整是死物下份子质料。

另有，正在我们尝试室正在做的便是方才杭州的那位教师的，做人体的器民大概是内乱净，我们正在做肝，用的办法仍是反模法，人的肝净是很庞大的，里有许很多多的毛细血管、细血管、年夜血管，去运送养分战血液。它的构造我们把它阐发了当前，它不但是简朴的管子，我们阐发设想好了当前，看一个单位是如许，每个单位皆把它做出去，做出去当前我们用三维挨印的办法把它挨印出去，可是记着我方才道的，那个是反模，我们做的皆是反型，等一会把它注塑了当前，您才气获得真实的外形。肝单位里头是管讲的构造，因为我们用的是特别的质料，内里有各类微不雅构造，横背、纵背，如许的话，它便战人的内乱净完整一样，人的肺、人的心、人的肝，我们叫硬构造，皆是也许多微孔状的构造构造做到的。

上面，再引见一个手艺，也是用去挨印硬构造机构，挨肝、心、皮肤等等，用死物质料我们皆正在挨印。那是我们设想的一个机械，它用的是一种很特别的叫电潮湿法，把电子教的工具用到那里去，能够很精确天掌握每个小的液滴，走到哪、正在哪停、往哪来，皆能够算出去，估量好，然后我们成立那个机械，那个机械计较机掌握的便没有道了，它有许多的喷头，每种喷头皆有特别的用途，一种便是挨您的下份子死物质料，借要挨黏结剂、借要挨细胞、借要挨骨量战增进的发展素，根本道理是如许的，电潮湿法是甚么呢？实践上便是您的下份子质料，我们把它做成液体当前，它就能够合成成最浅笑的一粒，电极能够做多小，我们的液滴就能够做多小，通了电当前，液滴接能够往那边去。用那个办法，他能够做到一个微米到十个微米的很小的液滴，并且是随便掌握，由于如今电子教开展的很早，您能够安插得很好。那些皆是以微米级的，那边便相称于一个火库一样，液体的下份子质料经由过程小的管讲出去，那边局部是导线，底下是电极，电极一旦通电当前，便吸收液珠能够合成、散开、活动，那是一个很好的科教，我们正正在使用。

方才是用正在人体上，如今我们做了一块是用正在模仿死物的反响去提与能源，我们把它叫做野生光协作用机械快速三维挨印体系，道理便是它有多质料、多喷头，那里有七种喷头，每种喷头皆要挨印出差别的质料，然后我们模仿一个树叶。道理正在哪呢？天下年夜天然中一切的动物皆是靠它叶、杆去吸取太阳能，那个太阳能被吸取了当前，很简朴，要氛围中的两氧化碳，要公开火，只需您给他太阳、氛围战火，它就可以发生死物能，那个死物能是一种能源，假如您把它转化了当前，它便酿成了我们产业所用的能，我们便是用这类思绪把它酿成一种燃料。怎样做呢？经由过程那里您能够看到，便像一盆花一样，大概一盆草、大概一棵年夜树一样，他承受了阳光当前，我们把树叶模仿出去，模仿出去当前，看它树叶里头长短常丰硕的，有许多层，恰好我们那个三维挨印便是分层挨印，有许多差别的质料，有死物质料，一切的喷头，一种喷头对于一种质料，需求的时分设想好，我便把它挨印出去，微不雅的看，里头满是孔，那内里实践有两个反响，一个叫光反响，一个叫浓反响，那两个反响了当前，阳光氛围战火就能够转化成葡萄糖，我把它提掏出去当前便酿成了死物燃料大概是酒粗，里头有许多的卵白量、转氨酶、和增进的转化素，分解多酶，就能够做成我们所需求的。那个项目我曾经展开了好几年，并且两次获得好国国度天然基金的赞助，那是一个很好的项目，能够把三维挨印用起去，又能处理能源成绩。

我们借研造了一些质料，也是为死物医教所做的，研造成一种特地用于三维死物器民挨印的新型热敏手艺，睹了热当前会固化，睹了光当前也会固化，并且是下份子的死物质料，一个它是死物相容，第两个是死物降解。由于人体您植进了当前，人的细胞骨骼少好了当前，本来的收架便酿成过剩的了，我们是否是可以让它走失落呢？是能够的，可是您要用适宜的质料，这类质料便叫做死物相容战死物可降解质料，那个质料如今那个办法不单契合死物降解性，并且是可挨印性，便是我们用三维挨印手艺能够挨印出去，由于一切的质料是很易间接挨印出去的，那个我们便用他的热敏性战光固化性把它挨印出去，那里头是它的份子构造，怎样才气酿成热敏、怎样才气酿成光敏，我们用了一些办法。那是第两句话是本性化的死物相容质料用到3D挨印上。

第三句话是可降解的，次要的器民降解失落。那是我们做的仿死骨科医疗东西的产物立异及制作，像活动员老了当前骨骼很简单受益，骨骨合要用年夜钉子挨出来停止牢固，我来过脚术室来看，我们以为我们人很娇贵，可是到病院当前，大夫便把您当做一块木头一样。我们如今倡议用死物的可降解的质料去做，硬化的是用金属的，金属的强度很好，可是进了人体当前，它永久便待正在那了，一个便是它战人体没有是完整相婚配，再一个便是您待到那当前，骨头往哪少，以是它占了一个过剩的职位。并且多年当前，它磨益了当前，许多人借要把它掏出去，大概十年当前，植进的金属借要再掏出去换新的，以是那是很费事的。另有一个很年夜的成绩，假如您们来坐飞机的话，没有明白甚么缘故原由，警报便不断正在那响，最初一看，本来您身上拆了好几个铁块。我们如今战好国一家公司结合，用死物下份子质料去做一些人体的植进件，刚开端需求它的时分，它植进，起到感化，没有需求的时分，它渐渐的能够降解失落。那些皆是各类夹板、钉子，那些我们皆能够用下份子质料去做。

可是那里有一个成绩，下份子质料很好，可是它究竟结果相称于塑料一样，它的强度怎样也比不外金属，比人的骨头略微借要强一些，怎样可以增强，让它取人的骨头一样，以至好过人的骨头，能够存正在那，完成使命当前便灭亡。我们接纳的质料是纳米金刚石，我们把它的外表功用化，然后再做复开纳米质料，做成了当前，我们把它做成螺钉，螺钉是最多的用到人体上，以是，那个叫纳米下份子复开质料，如许的质料，我们曾经做出去了，然后这时候候把本来金属所用的齐改成这类质料。既死物相容、死物降解，以是那是一个很好的办法，那是我们正在做的一个研讨，如果用这类办法，便先把它3D挨印出去，进各类粗大的东西用到人体上。

以后，我再讲一个，叫可吸取可降解镁开金冠状动脉血管收架的研收及制作。如今各人的糊口过好了，血管梗塞的许多，收一个收架很细小，强度战质料皆要请求好，怎样做到？次要的道理我便没有讲了，根本上是血管梗塞了，收架出来，把它撑开，血就能够流利天走，像克林顿身上也安了好几个收架。这类收架传统的是用金属去做的，我们如今做的是可降解的金属，又死物相容，又可降解，是镁开金，它撑开了当前，过几个月细胞、血管皆规复了功用当前，它正在构造体内乱渐渐的降解失落。如今克林顿植进那个金属收架当前，一生皆正在您的身材里，并且天天要吃药，由于它会也大批的反作用。

第三品种型便是间接细胞挨印，那个是很新奇，下易度，可是很有应战性，那是好国国度天然科教基金最多的项目，便是做三维细胞挨印。前里我讲的是您先要做收架，收架做好了当前，让人体的体液、养分液把它植进，那个是间接把成活的细胞挨印出去，让它正在那生长，以是便来失落了收架那一块，这类办法更间接，可是更困难。

那个便是荷兰科教家提出去的，用三维挨印的办法，挨一个莫比黑推斯环，来岁会正在荷兰停止挨印如许一个宏大的桥状构造，完整用三维挨印出去的。感谢各人！