3D打印技術(shù)的橫空出世救活了不溫不火的3D產(chǎn)業(yè)。
全球各大高�？蒲袡C(jī)構(gòu)與企業(yè)正在大量投資這一產(chǎn)業(yè)，希望能夠搶占這一領(lǐng)域的制高點。
而在最近，這一技術(shù)不僅為耳聾的醫(yī)患帶來了福音，更將具有超能力的“終結(jié)者”變?yōu)榭赡堋?/font>
具有超能力的3D仿生耳
近日，普林斯頓大學(xué)機(jī)械與航空工程助理教授Michael McAlpine在接受《科學(xué)新聞》的專訪時介紹，他的團(tuán)隊已經(jīng)打造出具有超能力的3D仿生耳朵。下一步，他們將目光放在仿生眼睛和鼻子上。
“我們用3D打印機(jī)做出的一對仿生耳朵可以聽音樂、酷吧！”McAlpine興奮地告訴記者，我們將里面的電子線圈連接到揚聲器上，從揚聲器中，我們可以聽到這對耳朵真的在聽音樂。
但是，這還不是最酷的，這款3D仿生耳可以接收到超過常人百萬倍的頻率。
McAlpine舉例說，如果常人可以接收到20赫茲到2萬赫茲的話，3D仿生耳可以接收到千兆赫茲的頻率。3D仿生耳通過電極連接到大腦，在腦中處理這些信息。
他戲稱，這一創(chuàng)意來自于“終結(jié)者”。通過培養(yǎng)生化器官，最終讓人類獲得超能力。
目前，McAlpine估算產(chǎn)業(yè)化后，3D仿生耳的價格將不會超過50美元。
完美結(jié)合電子與生物組織
通常，電子與生物組織很難結(jié)合在一起，電子比較硬而且容易折斷，而生物組織則比較軟且靈活。
但此次3D打印技術(shù)突破了2D的界限，將電子與生物組織完美地結(jié)合在一起。從此，科學(xué)家可以順著這個方向探索，將身體組織與集成器件有效地結(jié)合在一起，監(jiān)控身體健康，甚至制造出“終結(jié)者”一樣的賽博格（cyborg是“可以自我調(diào)節(jié)的人機(jī)系統(tǒng)”）。
他們從耳朵做起，因為耳朵的形狀難以用傳統(tǒng)的組織工程學(xué)來重塑。而且耳朵最大的優(yōu)勢在于，其中大部分都是軟骨，并沒有太多難以制造的血管。
為了打造這一仿生器官，他們在計算機(jī)上建造出耳朵的模型，引導(dǎo)著3D打印機(jī)進(jìn)行打印。然后在其中加入內(nèi)部天線，并將其與外部電極相接。
在McAlpine的描述中，3D打印機(jī)仿佛可以靈活地在三個最難以結(jié)合的材料中層層穿梭：厚厚的水凝膠黏性物質(zhì)上懸浮著牛軟骨細(xì)胞，懸浮的納米銀顆粒形成的外部纏繞的耳蝸狀電極，硅樹脂緊緊地包著納米銀顆粒，以增強導(dǎo)電性。
“它充當(dāng)了金屬的作用。但由于他們是納米顆粒，因此可以達(dá)到金屬打印達(dá)不到的水平。”McAlpine說。
整個打印需要花費四個小時。然后研究人員將耳朵浸入營養(yǎng)豐富的液體培養(yǎng)皿中進(jìn)行生長，長出膠原質(zhì)和其他分子，并用軟骨代替之前的包裹物。
他們在仿生耳中埋入了線圈，因此這個耳朵可以探測到無線電訊號并進(jìn)行傳播，但是沒有聲波。McAlpine也指出，未來的模型也可以通過結(jié)合壓電材料增加新的功能，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能。
最終，這些設(shè)備將可以通過同一個機(jī)械裝置連接人工電子耳蝸，讓醫(yī)患真正可以聽到聲音，或通過電磁信號的接收獲得第六感。
打造“終結(jié)者”賽博格
這一突破不僅有效結(jié)合了電子設(shè)備與生物材料，更開創(chuàng)了組織工程學(xué)的新紀(jì)元。
困擾組織工程學(xué)多年的是如何培養(yǎng)帶有血管的器官。
“脈管系統(tǒng)具有非常復(fù)雜的幾何學(xué)。”McAlpine說。而3D仿生耳將會是突破打印像肝臟、腎臟以及心臟等帶有血管的器官的關(guān)鍵。
目前，他們也正在探索如何使用3D打印血管。McAlpine估計這一過程需要5年的時間。
但是，仿生耳只是McAlpine的第一步。下一步，他們想要通過3D打印機(jī)制造仿生眼睛或鼻子。
“理想地來說，你可以在一個培養(yǎng)皿上長出一個人來。”McAlpine開玩笑說，“這些都是巨大的挑戰(zhàn)”，但是通過分辨率更高的打印機(jī)，他的團(tuán)隊將有可能引入更加高端的電子產(chǎn)品。
但是3D仿生耳真正植入人體也需要一個適應(yīng)過程。
“醫(yī)學(xué)研究是一回事兒，而真正將其植入人體就是另一回事。”McAlpine說，即便是在耳聾的醫(yī)患身上進(jìn)行耳蝸植入，也是有學(xué)習(xí)曲線的，需要學(xué)習(xí)怎么使用聽力或者開關(guān)自己的“超能力”。
但他也相信，人們最終會掌握如何使用這種超能力�！�