3D打印出的神话

冯凯翔 郭艳琳

本期关键词：

3D打印

3D打印已不算新概念了，它的发展速度令人吃惊——复制梵高丢失的耳朵、给机器人武装上“肌肉”……留学就要学最新最有发展前景的领域，想学3D打印，不妨试试申请本文中介绍的这些大学和研究机构。

3D的出现让我们看到了希望，许多被科学家视为“不可能”的东西，变得可能了。除了3D技术的不断提升外，还有3D数据模型开源库的建立，比如，美国NIH的3D打印交流平台。技术+开源库，3D打印将激发新一轮科研潮，也将让3D打印走进普通家庭不再是“神话”。

技术+开源库，3D打印将激发新一轮科研潮，也将让3D打印走进普通家庭不再是“神话”。

梵高的耳朵

机构：无

指数：★★★

1888年，荷兰画家梵高在一次精神病发作中，割掉了自己了一只耳朵。126年后，艺术家Diemut Strebe用3D技术打印出了这只“耳朵”。

为了让打印出的耳朵的基因与梵高的相近，艺术家煞费苦心。她与一支科学家团队合作，从梵高弟弟的玄孙的耳朵软骨采集DNA，再与梵高曾用过的信封中提取这位大师的DNA相结合，人工合成了DNA。接着，他们向人工DNA注入活细胞，于是3D打印出了耳朵。

3D打印器官并不是新鲜事，但是，艺术家Diemut Strebe打印梵高耳朵的创作，却是极致。这不仅是一次艺术体现，更是一次哲学探讨。公元1世纪，希腊文学家普鲁塔克（Plutarch）提出问题：如果忒修斯（Theseus）的船上的木头被逐渐替换，直至所有的木头都不是原来的，那么，这艘船还是原来的那艘船吗？这个问题吸引了不少哲学家的注意力，“忒修斯之船”的问题也被称为“忒修斯悖论”。同样的，艺术家Diemut Strebe借梵高的耳朵发问：在3D即将到来的时代， 3D打印的梵高耳朵里究竟包含多少梵高的真正基因？

艺术家Diemut Strebe把梵高的“耳朵”放在营养液（据说可以保存几年）中，正在德国卡尔斯鲁厄艺术与媒体中心展出。参观者可借助话筒与“耳朵”对话（声音穿透营养液后由播放器发出）。

交流平台

机构：美国卫生研究所（National Institutes of Health，NIH）

指数：★★★★★

美国NIH推出了3D打印交流平台（NIH 3D Print Exchange，http：//3dprint.nih.gov/），使用者可以下载、编辑、共享3D打印数据模型，自己制作实验设备和人体模型。这个交流平台主要关于医学，甚至提供了病毒的3D模型，比如西尼罗河脑炎病毒。

病毒模型有什么用？它对于教学，乃至科研都至关重要。倘若对某一种蛋白质弄不懂，这时一个活生生的3D蛋白质模型摆放在眼前，难道不会有一点“开悟”的作用。NIH明确指出，这个免费网站（所有的数据都是开源的）并不局限于科学家等高端知识分子，菜鸟（小朋友也算）也能享受，并有可能创造奇迹。菜鸟们也不用担心不会使用网站，上面有专门针对新手的使用指南。

NIH之所以建立这个网站，还是延续了美国政府“透明大数据”的政策，希望发动民众的力量，把科技推向一个新高度。

鲨鱼皮

机构：哈佛大学

指数：★★★★

鲨鱼以速度快而著称，但是，皮肤是锯齿状的鲨鱼为什么身手敏捷，这一直困扰着科学家们。哈佛大学的科学家们3D打印出鲨鱼皮，发现了其中了奥秘。

表面上，鲨鱼的皮肤光滑，但实际是由数万计的像牙齿的鳞片组成。这些鳞片能大大减少海水的阻力，让鲨鱼行动自如。为了找到其中的答案，哈佛大学科学家们在当地鱼市找到一条灰鲭鲨，并对它的皮肤进行高分辨率扫描。他们放大一个鳞片，建立模型，试图3D打印鲨鱼皮。为了找到最合适的3D打印材料，科学家们花了整整一年的时间。根据实验测试，这种鲨鱼皮提升了6.6%的游泳速度。

但是，科学家们认为制作鲨鱼皮泳衣尚早，因为生产难度太大。

生物机器人

机构：伊利诺伊大学厄巴纳?香槟分校（University of Illinois at Urbana-Champaign）

指数：★★★★

机器人能收缩肌肉了。

近期，美国伊利诺伊大学厄巴纳?香槟分校的科学家们展示了一款行走的“生物机器人”。与其他机器人不同的是，这款机器人有“肌肉”，科学家们能对其发号命令。要知道，人与动物之所以行动自如，得益于骨骼上的肌肉，而肌腱将骨骼和肌肉联系在一起。肌肉的收缩速度越快，人与动物也运动得越快。受这一启示，科学家们用水凝胶和活细胞，3D打印出机器人的“骨骼”和“肌肉”。这款生物机器人的速度由电脉冲频率控制，频率越高，“肌肉”收缩速度越快。这款机器人的用途也非常广泛，比如递送药物、实施手术、灾难救助、海底探险等。

接下来，科学家们将研究——如何更好地控制生物机器人的运动，说不定会整合神经元，用光来控制运动的方向，让它更“智能”。据说，科学家们还计划把3D打印机运用于本科生实验课中，鼓励大学生们设计不同类型的生物机器人。

血管

机构：波士顿布里翰妇女医院（美国）

指数：★★

血管是人体重要的传送器——向各器官运送营养、搬运“垃圾”。科学家们已经能人工制造心脏、肝脏和肺，但是人工血管仍然是一项巨大挑战。得益于3D打印技术，波士顿布里翰妇女医院研究者们已经在实验里，制作了人工血管。但是，这项技术离人体运用还是将来时，却至少让我们看到了希望。因为，目前治疗血管功能缺乏等疾病的一个途径是移植。然而，捐献数量有限，即便找到了血管捐献者，被移植者的身体有可能会排斥被移植的血管。

脸

机构：利物浦大学（英国）

指数：★★★★★

英国男子斯蒂芬?保罗在2012年的一次摩托车事故中，面部严重受伤——颊骨、下巴和鼻子都摔坏了，头部也受到了损伤。

来自利物浦大学的专家克里斯?萨克利夫利用几何学，CT扫描了斯蒂芬?保罗的头部和脸部，3D打印了一个左右对称的模型，再3D打印缺失的人体部位。这次把CT扫描和3D打印结合起来，让人们预见了3D技术，尤其是金属3D打印机的广阔运用。在英国，利物浦大学建造了第一台金属3D打印机，它能运用与生物相兼容的物质，比如钛，打印可移植器官。据说，金属3D打印已在牙科、整形科和兽医等医疗领域有所运用。

责任编辑：尹颖尧