3D打印（3D Printing）

情境示例 大卫是加拿大不列颠哥伦比亚省一所大学的人类学博物馆的一名研究员。他的导师布莱恩博士建议他在学习中心熟悉扫描仪和3D打印机。3D打印机利用建模软件发送的规格说明创造出3D物件。在说明的帮助下,3D打印机可以用过热塑料或聚碳酸酯一次建立起某个对象的一层,最大可达1立方英尺。大卫可以做出博物馆收藏品中很多较小物品的3D扫描模型,任何人只要拥有一台3D打印机,就可以运用这些模型随时随地创造出复制品来？     

喷墨生物3D打印的组织工程和药学应用（英文）

生物3D打印具有通过层层叠加增材制造的方式构建所需载活细胞3D结构的能力。作为生物3D打印技术的重要组成部分,喷墨生物3D打印利用载细胞液滴作为基本单元,构造仿生组织或器官,以期用于替代人体损伤或病变的组织或器官。由于其优异的打印精度和准确性,喷墨生物3D打印目前已被广泛应用于组织工程和药物研发等领域。然而,尽管大量的应用已证明其在不同领域内的可行性和广泛适用性,喷墨生物3D打印仍然受限于生物材料的选择和打印工艺。本文针对喷墨生物3D打印,首先归纳总结了现有关键打印技术、可打印生物材料和其在组织工程和药学领域内的典型应用,进而对其面临的关键挑战和潜在解决方案进行讨论。     

集成式生物3D打印构建几何结构可控的角膜替代物方法（英文）

目的:供体角膜短缺是一个全球性问题。现有的角膜替代物主要依赖于传统的组织工程制造方法,仅支持具有不可控曲率的平坦或弯曲膜的制备。我们提出构建具有设计几何特征的弯曲薄膜,以通过生物3D打印实现厚度及曲率半径可控的角膜替代物。创新点:提出一种集成的3D角膜替代物打印系统,为3D角膜支架提供了一种新颖的制作方法;提出角膜光学特性与角膜支架几何特征的关系,并分析影响角膜光学功能的相关影响因素。根据扫描数据,采用该方法可以快速构建具有天然角膜几何形状和尺度的角膜支架。使用该方法可获得具有高细胞活力的载有细胞的复杂弯曲角膜状结构。该方法具有低制造成本和高重复性,是根据需要快速构建角膜预替代物的有效方法。方法:通过建立角膜数学模型,研究维持角膜视功能和生理学的关键几何参数和其他主导因素;根据天然角膜的表面拓扑结构,通过计算机辅助设计对精确定制的人造角膜进行建模;通过集成数字光处理和挤出生物打印来制备用于角膜替代的曲面薄膜。结论:由于结构可控性等优点,生物3D打印是制备具有几何结构可控人工生物合成角膜的有效工具,可以个性化构建具有天然角膜尺度的角膜替代物。     

3D打印,终结人类器官捐赠

如今街头巷尾到处可见3D产品的广告,3D电影、3D电视机、3D汽车……3D成了当今这个时代炙手可热的词汇,3D打印如此神奇,人类能否让它在医学上发挥作用呢?在"全耳再造"上的应用全耳再造主要应用于各种先天性小耳畸形的患者,患者耳朵由于先天性残缺,通过手术配上假耳,看上去几乎跟真的一样,既不影响正常听觉,看上去又自然逼真。医生怎么才能给患者配上形象逼真的耳朵呢?全耳再造手术首先要从患者身上取一段肋骨软骨,然后把它植入患者耳朵     

3D打印仿碳纳米管加筋混凝土单轴受压力学性能研究（英文）

目的:研究3D打印仿碳纳米管加筋结构对混凝土单轴受压力学性能的加固机制。创新点:提出一种采用仿碳纳米管加筋结构对混凝土进行加固的方法。方法:1.以韧性树脂为材料,采用光固化3D打印技术分别制作疏密度为每层10个单元、12个单元和14个单元的仿碳纳米管加筋结构和传统纵横加筋结构。2.将配制的M2.5水泥砂浆作为填充材料,制备直径为100 mm、高为200 mm的圆柱型单轴压缩试件。3.以相同尺寸内部无加筋的素混凝土试件作为参考进行抗压试验。结论:1.与素混凝土相比,当试件采用每层10个单元、12个单元和14个单元的仿碳纳米管加筋结构时,混凝土试件抗压强度分别提高59.77%、85.94%和108.98%。2.当试件采用每层10个单元、12个单元和14个单元的传统纵横加筋结构时,混凝土试件抗压强度分别提高24.22%、46.88%和68.75%。3.仿碳纳米管加筋结构对混凝土的加固效果明显优于传统纵横加筋结构。4.仿碳纳米管加筋后试件的破坏形式随着加筋密度的增加由整体破坏转变为局部破坏。     

3D生物打印技术及其应用

3D生物打印技术是结合计算机辅助软件构建生物三维立体模型的新型制造技术,在肿瘤定位、生物组织器官或三维结构的构造以及再生微环境的模拟等诸多方面具有广泛应用的前景。本文主要从3D生物打印技术的发展历程、应用与研究两个方面及其研究进展进行综述。     

结合生物3D 打印和静电纺丝制备复合生物可吸收血管支架用于血管狭窄治疗

设计一种新型血管支架用于血管狭窄治疗。针对目前制备生物可吸收血管支架（BVS）在装备和技术上的不足,提出了结合生物3D 打印和静电纺丝制备复合生物可吸收血管支架（CBVS）的新方法。首先,用 PPDO材料通过3D 打印制备支架内层;然后,配制壳聚糖和 PVA 混合溶液,通过静电纺丝制备支架外层。力学性能测试显示,结合3D 打印和静电纺丝制备的支架要好于仅采用3D 打印制备的支架。在支架上种植细胞试验表明,细胞在支架上有良好的粘附和增殖,因为外层含有天然生物材料壳聚糖。所提出的复合成形工艺和方法,为后续构建可控携载药物支架提供了很好的思路。该 CBVS 可用于血管狭窄治疗。     

生物起搏器：从生物实验到计算机模拟（英文）

起搏功能障碍已成为威胁人类健康的一种重大疾病,严重时可能导致心律失常、晕厥,甚至死亡。到目前为止,治疗起搏功能障碍的最佳方案是植入电子起搏器。但是它存在一些缺点,例如电池寿命有限,手术过程具有感染的风险,起搏频率单一等。因此,对生物起搏器的研究显得尤为迫切。生物起搏器不但引起并发症的风险较低,而且能够对生理情绪做出反应,从而有望替代电子起搏器,进行心脏起搏障碍治疗。本文从生物实验和计算机模拟两方面对生物起搏器的发展进行综述。前者主要包括基因疗法和细胞疗法的实验成果,而后者介绍了多尺度的心脏建模从单个细胞到组织切片进行起搏器研究的进展。迄今为止,生物起搏器已被应用于大型哺乳动物实验,但将其应用于临床心脏病治疗,仍有很长的路要走。利用计算机模型对生物起搏器诱发过程进行建模,有望加速研究进程。在本文中,我们首先回顾了生物起搏器实验研究的发展,然后介绍了生物起搏器计算机模型的目前的相关工作。最后,我们提出了基于心脏计算机模型研究生物起搏器的潜在研究方向。     

高导热连续沥青基碳纤维增强复合丝材制备及3D打印（英文）

目的：为满足航天器对树脂导热性能的要求,解决3D打印复杂零件时导热效率低的问题,本研究提出一种新型连续中间相沥青基碳纤维/热塑性聚氨酯/环氧树脂（CMPCF/TPU/epoxy）复合长丝并介绍其制备工艺。创新点：1.该复合长丝的制备基于连续中间相沥青基碳纤维（CMPCF）的高导热性能、热塑性聚氨酯（TPU）的高弹性和环氧树脂（epoxy）的耐高温性能。2.沿导热方向打印长丝,并提出热固性复合丝材打印件的新固化方式。方法：1.采用上浆剂法进行表面上浆,选取水溶性聚氨酯作为表面上浆剂,提升连续中间相沥青基碳纤维聚束性。2.通过增韧预处理,选取TPU作为增韧基体材料,在上浆后的碳纤维束外包裹一层具有高韧性高强度的树脂层。3.采用浸涂处理工艺,选取固态环氧树脂,成功制备出高导热CMPCF/TPU/epoxy复合丝材。4.沿导热方向规划打印路径并进行打印测试,验证复合长丝的可打印性和打印件的导热系数。结论：1.通过对CMPCF进行表面上浆、增韧预处理和预浸处理,成功制备出高导热性能的CMPCF/TPU/epoxy复合长丝;在CMPCF外包裹TPU,解决了CMPCF因脆性而难以打印的问题。2.3D...     

创新革命——3D打印风暴

3D打印机出现在20世纪90年代中期,实际上是利用光固装置。它与普通打印机的工作原理基本相同,打印机内装有液体或粉末等“打印材料”,与电脑连接后,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实物。这种打印技术被称为3D立体打印技术,是近来最受热捧的新技术之一。     

3D打印模型促进外固定架矫正严重烧伤后踝关节挛缩的手术设计（英文）

目的:评估个体化3D打印模型辅助的手术设计在治疗严重烧伤后踝关节挛缩中的作用。创新点:首次将3D打印模型应用于矫正严重烧伤后踝关节挛缩手术设计中。3D打印模型辅助手术设计显著缩短了手术时间,提高了患者满意度。方法:本研究纳入了来自解放军总医院第一医学中心和空军军医大学第一附属医院的10名患者。根据术前是否使用3D打印模型进行手术设计,将患者分为两组(3D打印模型组和传统手术组)。研究的主要结局指标是手术时间。其他结局指标包括跖胫骨角(MTA)、踝关节活动范围(ROM)、美国骨科足踝协会评分(AOFAS scores)、并发症和患者满意度。结论:与传统术前手术计划相比,使用定制3D打印模型的手术设计显著缩短了手术时间,提高了患者满意度。两组踝关节运动和功能方面改善程度无差别。     

3D打印、项目化教学与可触化学习

工业化条件下,人们要想获得理想的物体形状一般会通过注模、切削等方式。大约三十年前,出现了一种全新的技术——增材制造,它通过一层层地累加材料最终达到物体的成形,这种技术最近有了一个很时髦的名称——3D打印。正是这个名称,让这种技术被大众所知晓,也正是这个名称,使这种技术走出了工业化生产的局限,与人们的日常生活越来越紧密相联。现在,人们已经可以用这种技术制作以自己的形象为原型的公偶,制作自己房子的立体模型,重现一家人在一起时     

口服免疫治疗中的生物标志物（英文）

食物过敏（food allergy,FA）是影响大量人口的全球健康问题之一,因此非常需要有效的治疗。口服免疫治疗（oral immunotherapy,OIT）在大多数FA受试者中显示出良好的疗效和安全性。OIT期间需要可靠的生物标志物进行治疗评估和结果预测。多种免疫学指标已被用作OIT的生物标志物,例如皮肤点刺试验、嗜碱性粒细胞和肥大细胞反应性、T细胞和B细胞应答反应、过敏原特异性抗体水平和细胞因子等。其他新的指标也可作为潜在的生物标志物。本文讨论并评估了各种免疫相关指标作为OIT生物标志物的应用。     

用于生物医学的新型多孔Ti6Al4V植入物的仿生设计和3D打印（英文）

目的:多孔结构植入体在骨科修复领域具有极大的应用前景.本研究提出了一种在结构与力学性能方面更贴近人体骨组织的多孔Ti6Al4V植入体.创新点:针对骨组织的结构特点,提出了"分层设计"理念,以期更好地模拟皮质骨和松质骨的结构.除了结构相似以外,这种植入体在力学性能和结构稳定性方面同样具有优势.方法:将传统多孔植入体三维晶胞设计方法转化为二维设计理念,设计出一种分层杆连接多孔结构,并利用选择性激光熔融(SLM)技术打印出样品;然后通过光学显微镜评测打印效果,利用单轴压缩试验研究分析样品的力学性能;最后利用有限元方法分析多孔结构的结构稳定性.结论:本研究所设计的新型分层杆连接结构可以通过SLM实现高质量的打印,且尺寸合理,力学性能与骨组织相接近,结构稳定性优于传统多孔结构.这种新型多孔结构植入体在骨缺损修复领域具有较好的潜在应用前景.     

3D打印融入中小学STEM教育项目的设计与教学——从国外融入3D打印的典型STEM教育项目谈起

3D打印融入STEM教育项目近年来受到国内外研究者的普遍关注。但是,有关现有STEM教育项目整合3D打印之后,如何改进设计和教学,还存在一些争议和质疑。本文在探析国外典型项目、追踪文献结果的基础上,探讨了3D打印融入中小学STEM教育项目的设计理论、设计要点、以及教学理念、实施过程等;并据此构建了我国中小学融入3D打印的STEM教育项目的顶层框架,以期从理论与实践两个层面厘清融入3D打印的STEM教育项目设计与教学思路,从而为我国发展该类教育项目提供一定的参考。     

生物巯化物的可视化检测（英文）

目的:通过简单可靠的可视化检测方法评估牛血清及各细胞系中生物巯化物的含量。创新点:基于银纳米颗粒形成的比色变化过程对牛血清及细胞中生物巯化物进行了检测。方法:将6组不同的细胞系培养后进行裂解,其裂解产物分别与3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)和硝酸银(AgNO_3)的混合液室温孵育后,用紫外可见分光光度计测量细胞中生物巯化物的含量。结论:通过不同细胞系中生物巯化物含量的比对,证实胚胎成纤维细胞中生物巯化物的含量明显高于其他细胞。     

口腔白斑癌变生物标志物：从基础科研到临床应用（英文）

口腔白斑是一种常见的口腔潜在恶性病变,可恶变为口腔鳞状细胞癌,恶性潜能较高。白斑癌变严重影响患者的生存和生活质量,但因缺乏有效的癌变预测生物标志物,难以对其癌变潜能进行识别。作为头颈病理领域的重要问题之一,白斑癌变生物标志物的筛选将有助于鳞癌的早期诊断。本文通过综述白斑癌变相关生物标志物的相关研究,探讨从基础科研到临床转化的前景。目前虽尚无生物标志物应用于临床,但基因组不稳定性可能是一种具有应用前景的辅助方法。     

3D打印向基础教育走来——访南京市秦淮区校园3D研究社团

访谈嘉宾：王昊江苏南京市秦淮区进修学校信息技术教研员丁焱江苏南京市马府街小学信息技术老师、教龄19年潘艳江苏南京市石鼓路小学信息技术老师、教龄15年全艳珠江苏南京市石鼓路小学美术老师、教龄3年苏娟江苏南京市石鼓路小学信息技术老师、教龄7年徐婷江苏南京市夫子庙小学信息技术老师、班主任、教龄10年邹翎江苏南京市瑞金路小学信息技术老师、教龄19年记者：之前,已经有媒体对3D打印在南京基础教育领域的相关实践活动做了一些报道。