3D列印器官技術向前邁步 接近商業化不遠囉!

以活體細胞來3D列印血管組織在最近取得一些新進展,這標示著最終有可能以小樣本的細胞來製造器官。

生物列印技術已可印出模擬人類肺部功能的氣囊模型

據Techcrunch報導,Prellis Biologics在2019年8月宣布新一輪870萬美元的融資。另一家名為Volumeric Biologics的公司立基於一系列不同大學的研究,在2019年初也公開了自己顯著的研究成果。

Prellis執行長Melanie Matheu表示,公司融資成功將加速商業化時程,包括對研究機構銷售其血管組織結構、預期對血管化的皮膚移植物的提供、胰島素製造的細胞、由病患組織製造的血管分流。Matheu認為由患者自身細胞製造的血管分流應該會增加手術成功機率,Prellis的治療方案可提高等待腎臟病患的生活品質和壽命。

由Rice大學生物工程師Jordan Miller和華盛頓大學(University of Washington)Kelly Stevens所帶領多個大學研究人員組成的研究團隊共同開發了一個模擬人類肺部功能的氣囊模型,可將氧氣輸送到周圍的血管,模擬人類通道創造出血管血管網路。

由Rice大學生物工程師Jordan Miller所帶領多個大學研究人員組成的研究團隊共同開發了一個模擬人類肺部功能的氣囊模型。Rice University

由Rice大學生物工程師Jordan Miller所帶領多個大學研究人員組成的研究團隊共同開發了一個模擬人類肺部功能的氣囊模型。Rice University

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Miller指出,打造功能性組織替代物最大的障礙是團隊無列印出複雜的血管,這些血管必須為稠密的組織提供營養。另外,人類器官實際上包含了獨立的血管組織,例如肺部氣道和血管,肝臟的膽管和血管,這些相互滲透的網路在物理上和生物上的糾纏。團隊是首個以全面方式解決多重血管挑戰的生物列印技術。

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Miller啟動了一家名為Volumetric Bio的新創來商業化其研究,希望銷售其生物列印機、材料和試劑來實現技術商業化。Miller團隊開發的技術使用了對光有反應的光反應器(photoreactor)化學物,讓液體凝固的特定區域可以沖洗掉。問題是這些化學物的大部分被發現會致癌。Miller團隊卻在超市找到傳統光反應物的替代品,一種常用於烘培的食物染料。

此外,Prellis除了獲得資金的進展,該公司也宣布成功將腫瘤(tumors)植入使用該公司血管支架的動物試驗體的體內。這些試驗的目標市場是藥物發現,在藥物試驗中,對動物的試驗可證明新療法的有效。

而列印的結構是一種活細胞和水凝膠(hydrogels)的組合,列印結構提供了一種支架(scaffolding),讓動物的細胞可在上建立。Prellis只使用了20萬個細胞就能將腫瘤移植到動物身上,遠低於一般腫瘤研究。該公司指出,在8周內研究人員發現在移植的結構中有多達50微米的分支血管,這顯示動物體內的血管系統已經將支架納入為自身的循環系統。

Prellis事實上是以血管支架來推銷他們的3D列印生物製劑(biologics)。該公司最終目標是完全的可移植3D列印器官,從腎臟開始,該公司將在今年進行大型動物器官移植研究。

再生醫學在近年取得巨大進步,然而要創造器官,需要建立更高層次的結構例如血管系統。Prellis的技術為設計更大的組織提供了所需的支架。

中美合作 「打印」永久磁性液態磁鐵

中美兩國科研人員採用全液相3D打印技術,製備出一種新型磁性液滴,既具有液體的流動性又具有永久磁性,為研製柔性電子、可靶向輸送藥物的磁控液體機器人等提供了新途徑。

在納米級層面,傳統的鐵磁流體本身不存在磁極,只有在外加磁場作用下被持續磁化才能表現出特定磁性。但發表在最新一期美國《科學》雜誌上的研究顯示,這種新的磁性液滴材料不需要外加磁場就能表現得像一塊固體磁鐵,且看起來仍然像液體一樣。

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北京化工大學和馬薩諸塞大學阿默斯特分校、美國能源部下屬勞倫斯伯克利國家實驗室等機構研究人員採用全液相3D打印技術,「打印」出直徑約1毫米的鐵磁流體液滴。

磁力測定顯示,大約10億個納米顆粒「擠在一起」,它們在磁性線圈的激發下表現出磁性。這些外部的納米顆粒將磁性定向傳遞到液滴核心的納米顆粒上,使整個液滴具有了永久磁性。

研究人員利用全液相3D打印和微流控成型技術,可以製造出任意形狀的磁性液滴;將它們分成更小的液滴後,仍然可保持磁性;已成型液體還可通過改變酸鹼環境實現可逆磁化或消磁。

由於其特殊的物理性質,鐵磁流體目前應用在電子設備、醫療器械,機械工程和材料科學研究中。這種新型鐵磁液滴未來有望應用在更多場景中,例如可在人體內靶向輸送藥物的磁控機器人、可操控的液態微反應器等。

NASA為移居火星築夢,外星家園設計比賽揭曉

隨著對外太空的探索腳步加快,移居火星也成為人類的夢想之一,美國太空總署(NASA)舉辦的火星棲息地3D列印大賽日前結束,具良好擴建性及採光的4層螺旋狀建築在決選中脫穎而出。

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對於各項太空探索任務而言,成功移居外星將是人類的重大里程碑,這也意味著將有更多行動可被執行,在解決維生資源永續循環後,如何有效率地打造居住基地也成了難題之一。目前科學家擬採用3D列印科技,使用相對應的材料、元素,按設計圖在該星球上直接打造建築。

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自2015年起,超過10個專業團隊參加了NASA行星基地3D列印設計大賽,近日揭曉前3名設計作品,這些建物不僅要有良好的外型,NASA更設下諸多嚴苛限制,如需至少具有約1000平方英呎(約28坪)、可供4人正常生活1年,並設有容納所需機械工具的存放空間。最重要的是,這些建築物必須完全透過3D列印打造而成,讓太空人甫登陸便可有效率地搭蓋入住。

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此外,NASA在美國時間2日亦公布,繼預定於2024年執行的人類登月任務後,將在2033年執行火星載人任務,若然成真,屆時將會是歷史創舉,對人類探索宇宙的夢想寫下更多可能。

3D列印機的未來-星艦奇航的複製機?!

據CNET報導,下一代3D列印已經轉向從《星艦奇航》(Star Trek)中獲得一些靈感。加州大學柏克萊分校的研究人員已經打造出一台名為「 複製機(Replicator) 」 的3D印表機,它利用光線及凝膠狀溶液構建固體3D物體。它與《星艦奇航》的神奇設備擁有相同的名字。

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然而這個版本的複製機並不是那麼先進,但它是3D列印的一個進步。Replicator使用改變用途的數位投影機作為光源來製作比傳統3D印表機更平滑、更易彎曲和更複雜的物體。

「基本上,你只要一個現成的數位投影機(這個是我從家裡帶來的),然後你把與一台筆記型電腦連接並使用它來投影一系列電腦圖像,而電機轉動一個圓筒,圓筒中有一個3D列印樹脂。」 加州大學柏克萊分校機械工程助理教授 Hayden Taylor表示。

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該投影機裝有一系列3D計算模型,它在罐子內的凝膠狀樹脂中作為一系列光圖案發出光束。

樹脂由光敏素和溶解氧組成,並在光線照射時緩慢旋轉到位。當光照射到液體中時,氧氣被耗盡,這允許樹脂內的分子形成交叉鏈接。 這些交叉鏈接是將液體變成固體的關鍵。而傳統的3D印表機通常使用分層過程。

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到目前為止,該團隊使用新印表機創建了許多不同的物體,包括羅丹的《沉思者》雕塑的複製品,光滑且易彎曲的甜甜圈和下顎模型。該印表機目前僅限於生產直徑為4英吋(10.16公分)的物體,並且不會產生任何浪費 - 黏性物質可以在後續列印中重覆使用。重要的是,它還允許研究人員在預先存在的結構周圍製作3D物體。例如,團隊在樹脂內放置了螺絲刀軸,然後用他們的印表機製作了一個手把。

Taylor表示:「我認為這是一種能夠更加大規模定製物品的途徑,無論是義肢還是跑鞋。」

該研究於2019年1月31日發表在《科學》雜誌上。

成真的「縮小燈」!只要雷射光和尿布材料就能讓物體迅速縮成千分之一

最近,MIT研發出一種只要照雷射光,就能讓物體縮小一千倍的技術,而且這個方法在物體變小之後,還不會恢復原狀。

這張照片就是MIT研究團隊利用「內爆製造」做出的3D奈米結構,再複雜的結構對於「內爆製造」來說,都能輕鬆縮小成一千倍。  地球圖輯隊

這張照片就是MIT研究團隊利用「內爆製造」做出的3D奈米結構,再複雜的結構對於「內爆製造」來說,都能輕鬆縮小成一千倍。

地球圖輯隊

只需要雷射光和尿布

最近,麻省理工學院(MIT)找到了一種可以迅速將物體縮小1,000倍的方法,這種方法不只快速,而且材料便宜又容易取得──只需要雷射光和聚丙烯酸(polyacrylate)──聚丙烯酸這種材料因為吸水效果非常好,通常在嬰兒尿布裡就能找到,在多數的生物工程實驗室裡也很常見。

幾乎所有材質都適用

MIT將這項技術命名為「內爆製造」(implosion fabrication),不管是金屬、量子點(quantum dot)或DNA,都能利用「內爆製造」的方式,迅速將該物體3D等比例縮小1,000倍。

負責這項研究的MIT神經網路與大腦認知科學專家波伊登(Edward Boyden)表示,科學家們已經花了數年的時間在尋找能夠更方便製造奈米材料的技術,現在有了「內爆製造」,幾乎就能讓任何材料瞬間變成3D奈米尺度。

3D奈米尺度,方法有兩種

在「內爆製造」之前,如果想要打造3D奈米尺度的材料,可以分成兩種方法。

第一種方法是利用光先在面板上蝕刻(etching)出2D平面圖案,再將2D平面層層疊起,變成3D立體結構,但這種方法既耗時又很有挑戰性。

另一種方式則是利用3D列印技術,直接「印出」奈米尺度的物體。但受限於3D列印技術上的限制,用這種方法做出來的成品只能是特定的塑膠材質,在結構上也有一定的限制。

像照到縮小燈,一起縮小

但「內爆製造」和上述這兩種方法都不一樣,「內爆製造」不是從零開始做一個奈米尺度的材料,而是先有一個物體之後,接著像照了縮小燈一樣,讓物體等比例縮小成千分之一倍,如此一來就能輕鬆製作出更精巧、又是奈米尺度的物品。

這也是MIT研究團隊利用「內爆製造」縮小而成的奈米結構。  地球圖輯隊


這也是MIT研究團隊利用「內爆製造」縮小而成的奈米結構。

地球圖輯隊

從手機鏡頭到機器人

關於「內爆製造」的應用範圍,研究團隊認為在光學和機器人領域可以做為「內爆製造」的第一步。例如:利用「內爆製造」打造一個專門研究光的特製鏡頭,或讓智慧型手機的鏡頭、內視鏡或顯微鏡的鏡頭變得更好、更精巧。

如果將「內爆製造」用來打造奈米尺度的電子設備或微型醫療機器人,未來在癌症治療上,或許就能在癌症藥物當中加入奈米尺度的機器人,患者將癌症藥物和奈米機器人一起吞下肚後,就能用這個機器人尋找癌細胞「對症下藥」。

以後在家就能做

由於「內爆製造」所需的材料都能輕鬆取得,所有的材料都沒有毒性,或許未來這項技術就能讓大眾在學校或家裡自行操作。

3D列印電動車只賣30萬,你準備好下手了嗎?

3D列印被譽為引發下一波工業革命的新技術,已應用在許多領域上,就連汽車產業也不例外,近期義大利車廠XEV宣布與中國3D列印公司Polymaker合作,共同開發雙人座電動車LSEV,為一輛全車均由3D列印產生的電動車。

▲LSEV雙人座電動車。(圖/翻攝網路)

▲LSEV雙人座電動車。(圖/翻攝網路)

雖然目前許多車廠如賓士、BMW、福特都有使用3D列印技術,但都只運用在生產部分客製化零件上,並未像XEV這樣,整車都使用3D列印;雙人座電動車LSEV原本是台概念車,2018年初首度在中國上海的3D列印文化博物館發表,除了底盤、座椅與玻璃之外,車上所有可見的零件都是由3D列印產生。

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當時發表的LSEV概念車零件超過2000個,這使得3D列印技術在量產上遇到很大的困難,而Polymaker將其重新設計後,讓整車零件減少到只有57個,讓生產時間大幅減少,僅需3天,加上使用的材料為特殊填料(Structure infill),因此零件強度是傳統零件的4倍,重量卻輕上許多,全車重量僅450公斤。

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即將量產的LSEV電動車最大行駛距離為150公里,最高極速達70公里,其定位為都會型小車,售價約為1萬美金(約新台幣30萬);據外電報導,XEV已經收到來自歐洲的7000張訂單,其中2000份來自法國巴黎的ARVAL汽車租賃公司,另外5000份則來自意大利郵局,原廠將在今年第二季進行量產。

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說到POLYMAKER這家公司,達億也有代理機器喔,尤其是這款「Polysher 酒精拋光機」是一款可以顯著提升3D列印物件的表面質量的機器,有興趣歡迎詢問達億喔!(按圖片可看更多酒精拋光機介紹)