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突破性研究如何使用3D打印的“头发农场”来培养新的毛囊?
哥伦比亚大学研究人员的一项令人兴奋的突破性研究展示了使用3D打印模具培养人类毛囊的新方法。这是人类毛囊细胞首次在实验室条件下完全生长,为未来的毛发移植手术开辟了潜在无限的毛囊来源。
在过去的几十年里,毛发移植手术迅速发展,变得更加复杂和成功,但是这个过程仍然从根本上依赖于毛囊从身体的一部分重新分配到另一部分。实验室条件下生长的人类毛囊已经证明具有挑战性,最终限制了毛发修复手术的功效。
这一新突破汇集了最近的几项创新。首先,研究人员使用3D打印机创建了一种独特的塑料模具。这些模具的设计类似于一种自然的微环境,通过半毫米宽的微小延伸部分***毛囊生长。
“以前的制作技术无法创造如此薄的东西,因此3D打印技术的创新极大地促进了这项工作,”该研究的第一作者Erbil Abaci解释道。
研究中展示的第二项创新表明,发现的新型生长因子混合物可有效***毛发生长。人体皮肤在3D打印模具周围生长后,研究人员将该设备与志愿者的毛囊细胞接种。研究人员使用的生长因子混合物中的关键***成分之一是设计用于抑制称为JAK-STAT的途径的分子。之前的研究表明,最近发现的这种途径使头发干细胞处于“休眠”状态,而新开发的抑制剂可以重新“唤醒”这种“休眠”途径,从而启动毛囊生长。
据称整个过程能够以最终允许无***供应毛囊的速率生长毛囊,而不需要来自供体的毛发移植物。“我们所展示的是,我们基本上可以创建一个头发农场:一个正确图案化的头发网格,可以将它们移植回同一个患者的头皮,”该研究的第一作者Angela Christiano说道。
在临床可用之前,研究人员需要做更多的工作来优化和商业化流程,但创新的影响非常广泛。这项开发不仅可以帮助男性寻找稀疏稀少的解决方案,而且该方法还可以对头发生长药物进行更快速的临床测试,使用该系统设计大量的人类毛囊进行实验。 Christiano还表示,这项创新将帮助大量不同的患者进行头发移植手术。
“(新方法)扩大了所有患者的头发移植的可能性 - 包括美国3000万经历头发稀少的女性和年轻男性,”Christiano说道诺说。“头发移植手术将不再受供体毛发数量的限制。”
500美元的开源3D生物打印机能成为第二个RepRap吗?
来自卡内基梅隆大学Adam Feinberg实验室的研究人员开发出了一种开源3D生物打印机,该打印机可以使用经过修改的桌面3D打印机经济实惠地构建。生物打印机的大容量挤出机(LVE)组件可以进行3D打印。
这种开源的生物打印系统可以低于500美元建成3D生物打印技术是再生医学领域的一项关键技术,为生物医学研究人员寻找新的治疗手段开辟了新的途径。麻烦的是,很少有研究人员能够实际使用生物打印机,大多数机型的价格都是五六位数字 - 通常在该范围的较高端。虽然这些复杂的生物打印系统由于某种原因而昂贵,但研究人员应该感激他们获得更便宜的生物打印机的任何机会,而卡耐基梅隆大学的新研究可以提供这种机会。Adam Feinberg副教授的实验室开展了一项研究,研究可以部分3D打印的开源低成本生物打印机,它实际上由一台标准桌面3D打印机和其他部件组成。“我们创造了什么,”材料科学与工程系毕业生Kira Pusch解释道,“它是一款大容量注射泵挤出机,可与几乎任何开源熔融成型(FDM)打印机配合使用。这意味着对于使用3D打印机的人来说这是一种便宜且相对容易适应的系统。“因此3D生物打印机完全不同于大多数商用生物打印系统,这些系统通常价格昂贵,封闭来源且几乎不可能修改。研究人员说,这种开源的生物打印机既经济实惠又易破解。
生物打印的研究有一天会导致可移植的3D打印人体器官Feinberg说:“基本上,我们已经开发出一种生物打印机,可以低于500美元打造,我认为许多与其成本相当,但价格更高,大多数3D生物打印机的起价在1万美元至20万美元之间。这是非常便宜的,我们提供非常详细的教学视频。“尽管这无疑是一个价格低廉的生物打印解决方案,但卡内基梅隆大学的科学家坚持认为该系统运行良好。 3D打印低容量挤出机让用户可以大规模和高分辨率打印人造人体组织,而绕过通常需要大幅或详细打印的“折衷”。Feinberg声称:“LVE 3D生物打印机使我们能够在整个人类心脏范围内打印更大的组织支架,质量更高。”Feinberg的团队已经使用一台超低价桌面3D打印机Printrbot Simple将DIY 3D生物打印机放在一起。在他们的研究中,他们用海藻酸盐3D生物打印材料和Feinberg实验室自己的悬浮水凝胶自由形式可逆嵌入(FRESH)技术进行DIY设置。
卡内基梅隆大学的研究人员使用PrintrBot Simple进行研究,但也可以使用其他桌面3D打印机
3D打印技术前景好吗?如何才能快速发展?
首先先确定什么叫3D打印呢?它是一种通过材料逐层添加制造三维物体的变革性、数字化增材制造技术。其实它的学名叫“添加制造”,美国ASTM2009年公布的定义是:一种与传统的材料去除[_a***_]方法相反的,基于三维数字模型的,通过***用逐层制造方式将材料结合起来的工艺,包括:添加成型、添加工艺、添加技术、添加分层制造、分层制造和无模成型。
生产方式:人们现在经常提的“3D打印技术将是压垮传统制造业的最后一根稻草”。之所以3D打印可以充当这根稻草是因为它在未来的制造中具有无可比拟的优良性,比如:成本低、速度快、灵活度高、轻便节能绿色加工、管理方便(相对大规模的流水线),最重要的是它可以实现大规模的个性化生产。随着材料革命的进一步发展,3D打印的耗材会越来越广泛,现在已经试验的人造橡胶、尼龙、树脂、塑料、钛合金甚至包括沙子和生物材料。还有一点对制造业影响深远的是,3D打印可以实现绿色环保打印,在资源与环境问题日益严重的今天,3D打印又无形中将***和环境问题结合起来,实现双重突破。我们可以想象的是,不远的将来,因为3D打印掀起的这场个人制造革命,旧的规则和力量将进一步摧毁,新的秩序和势力必将崛起。
生活方式:伟大的发明所带来的影响在当时的时代都是难以预测的,1450年的活字印刷术如此,1750年的蒸汽机如此,1950年的晶体管也如此。但从今天越来越多的事实表明3D打印机已经不再是设计师和科学家的专属机器可以看出,3D打印机以后不仅会逐渐从实验室和工厂走出来,也会逐渐走进学校和家庭,会与我们的生活息息相关。未来它可以打印我们的食物,打印我们的衣服,打印我们的房屋,打印我们的各种生活用品,总之一句话:你的生活,包括吃穿住用行都被承包了。
社会架构:3D打印结合互联网,可以把人更进一步的融入到一个更大的网络团体里面,在提升这个团体整体价值和每一个成员自身价值的同时也必将冲击着现有社会的架构,前面说的,制造方式会从集中式、大规模、同质化向分散式、小批量和个性化制作转变,这一转变首当其冲的就是***的管理模式,其中最重要的便是社会安全问题,在这个安全问题中隐患最大的又属武器和毒品的管理,无所不能的3D打印可以打印武器和毒品这也是肯定的,甚至***的货币,我们能够想象当毒品、武器、***充斥在这个世界的每一个角落后的场景吗?只能说太可怕太可怕。但3D打印就是为这样一种可怕在未来成为可能创造了无限的可能,以后的生产将不在工厂中进行,生产和消费也可以实现零距离,未来争夺的***也不再有廉价且丰富的劳动力,而会是创客们的“智慧的大脑”,这是科幻吗?不,这是现实也是未来,这些大脑懂设计能创新,可以在十万八千里外远程驱动制造。
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