近日，新南威尔士大学的工程师开发了一种软体机械臂，可以直接打印到人体内部的器官和组织上。近年来，利用3D打印技术创建包含活细胞和药物的生物材料已经出现，通过创建例如心脏或胃肠补片来治疗一系列疾病。目前，生物打印主要用于研究和开发新药。它需要使用大型3D打印机来创建构造物，然后通过手术植入体内，这有其自身的风险，包括组织损伤和感染的风险。因为生物材料通常是柔软、脆弱的结构，它们有可能在植入过程中被人工损坏。

使用外部创建的三维构建体的另一个常见挑战是，构建体和它被植入的组织表面之间可能会出现不匹配。将生物材料直接植入目标组织提供了一个有希望的解决方案。新南威尔士大学的工程师们已经开发出一种微型、灵活的软体机械臂，可以像内窥镜一样插入体内，将生物材料直接送到器官和组织的表面。

这个被称为F3DB的概念验证装置是由外部控制的，包括一个长而灵活的机械臂，在其末端有一个高度可操作的旋转头，通过一个微型多方向的喷嘴"打印"生物墨水。研究者说："现有的3D生物打印技术需要在体外制作生物材料，将其植入人体内通常需要进行大型的开放性手术，这增加了感染风险。我们灵活的3D生物打印机意味着生物材料可以用一种微创的方法直接送入目标组织或器官。原型能够通过密闭和难以到达的区域3D打印多层生物材料和不同的尺寸和形状，这要归功于它灵活的机身。"

一旦F3DB在一个区域完成了打印，它可以被引导到另一个地方，再次开始这个过程。这意味着该设备可用于打印大面积的生物材料，包括结肠、胃、心脏和膀胱等器官的整个表面层，这是目前生物打印设备无法做到的。

（文章内容来源于网络）

工程师们在体外的平面和曲面上测试了F3DB，包括在人工结肠内和猪的肾脏表面，使用巧克力、复合凝胶和生物材料精确打印不同的形状。重要的是，他们发现细胞没有受到打印过程的影响，而且在打印之后，大部分细胞仍然活着。除了打印生物材料外，该设备还像普通的内窥镜设备一样运作，使用水柱清洁结构，标记病变，解剖组织。目前，还没有商业化的设备可以打印到内部组织和器官上。F3DB背后的团队说，随着进一步的开发，该设备应该在5到7年内就可以供医疗专业人士使用。

3D打印骨骼

进入纯国产化

技术发展至今，3D打印定制化假体在骨科临床上已有广泛应用，例如3D打印人工髋臼假体、肩胛骨假体、骨盆假体、胸腰椎人工椎体及个性化假肢等。3D打印的各种不同形状的内植物，也帮助医生解决了脊柱肿瘤、严重创伤等疑难重症的治疗问题。

近日，有患者接受了椎体置换手术，手术植入了纯国产的“自稳型”3D打印钛合金微孔结构人工椎体。据了解，该人工椎体的基础材料钛合金粉末是国产的，生产该椎体的3D打印设备也由我国自主研发。这枚“自稳型”3D打印钛合金微孔结构人工椎体的植入，标志着在3D打印技术骨科应用领域，我国不仅拥有相关创新产品自主设计、研发的能力，且拥有以国产设备和材料进行生产的能力，实现了从原始设计到产品研发制造的全过程创新。

椎体置换应用于颈椎病、颈椎肿瘤等多种需要切除椎体进行治疗的患者。目前，国内外颈椎椎体切除的修复技术通常采用钛网加钛板和螺钉的方法，即切除椎体后，用一种圆柱状钛网结构放置在切除椎体之后的骨缺损区，再将一块钛板放在钛网前方，钛板的上、下端用螺钉固定在相邻椎体上。因为装置需要组合，所以固定强度有所减弱。同时，起固定作用的钛板覆盖在手术椎体的前后两端，而颈椎前方即为食道，钛板的突出部分易对食道造成挤压。

在90%以上高端医疗器械依赖进口的背景下，3D打印人工椎体的国产化道路并不容易。作为国家重点研发计划项目“骨科个性化植入假体增材制造关键技术及临床应用”牵头人，刘忠军坦言，这款“自稳型”3D打印钛合金微孔结构人工椎体是“一点点摸索出来的”。

金属打印+骨科

解决不少医疗难题

3D打印又称增材制造技术，是制造技术的一次革命性突破。近年来，这个来自工业领域的技术在医疗领域也作出了不小贡献—制作医学模型、辅具、假肢、手术导引装置等。当然，还有3D打印骨骼。

早期，3D打印技术在骨科领域多应用于制作骨骼模型，为医学教育、临床诊治和医患沟通提供便利。2010年前后，随着金属3D打印机面世，3D打印技术制作金属材料人体内植物成为可能。以脊柱外科为例，3D打印技术不仅可以制造手术操作导板，提高术中穿刺或螺钉拧入的精准度，还能制作出有利于修复、重建骨结构及功能的钛合金内植物。“目前3D打印骨科内固定物多采用钛合金。钛合金也是3D打印最常用的金属材料之一。钛合金和人体组织的相容性很好，不会出现过敏等免疫排斥现象。

目前，3D打印定制化假体在骨科临床上已有广泛应用，如3D打印人工髋臼假体、肩胛骨假体、骨盆假体、胸腰椎人工椎体及个性化假肢等。3D打印的各种不同形状的内植物，也帮助医生解决了脊柱肿瘤、严重创伤等疑难重症的治疗问题。现在已有相关研发团队探索使用镁金属制作3D打印人体内植物。“镁合金具有很好的修复、重建骨结构及功能的性能，同时它还具备一定的抗感染能力，能够减少相关感染合并症。”

这是未来3D打印骨科应用材料创新的一个方向。能不能设计出更好的3D打印内植物，使其和患者体内骨组织更快结合，缩短疾病治疗周期？能不能在内植物表面附着促生长药物，让骨头长得更快？能不能在内植物微孔中放上缓释药物，在起到支撑作用的同时治疗疾病？这些都是值得科技工作者进一步思考和研究的问题。

钛合金or镁合金

金属3D打印：安全最重要

从实际制造来说，金属3D打印的每个阶段都会产生不同的污染源（或物质）进而会造成特定的危害。金属3D打印用的金属粉末，粒径分布通常为几十微米，可被吸入肺或肺泡。对于低密度的钛、铝及其合金都是反应性金属，风险尤其大，必须受到粉尘浓度的特定限制；其他金属粉末，如钢或其他含镍合金，则被危险物质指令分类为致癌、致突变和生殖毒性材料。对粉末颗粒的长期接触和吸入会给操作人员身体健康带来一定隐患。

不仅如此，在组件的打印过程中危险同样存在，熔化过程产生的废气除一部分会被带入过滤系统，仍可能有一部分被排出到打印系统的外置空间，从而造成室内环境的污染。随同废气的排出，一部分惰性气体如氮气尤其是氩气，也是风险的来源。设备的维护过程，如过滤系统的清洁，其中的粉尘、灰烬比金属颗粒更加细小，若处理不当，很可能会因为成分的稳定性问题发生火灾甚至爆炸。

基于对SLM工艺过程的整体评估，德国Bayreuth大学开发并评估了粉末防护的特定方案，其重点在于安全防护反应性材料Ti6AlV4。为减少危害而采取的保护措施由STOP原则确定优先级顺序，实施策略要基于流程、地点以及员工保护等关键因素。

金属粉末的处理必须格外小心，并且在可能的情况下，应在保护性气氛中进行。目前，全封闭的工艺流程正在被设备制造商所重视，以SLM Solutions为代表的金属打印机品牌商从粉末的灌装、清理甚至中途加装等所有流程均实现了全封闭操作，这种空间分割或封装最大程度的减少了粉尘的暴露和危害。在这种情况下，3D打印手套箱就成为了一种优先的设备选择。

（大型金属3D打印手套箱）

3D打印安全保护

3D打印技术作为一项前沿性、先导性非常强的新兴技术，对传统制造业的工艺改造和新材料的广泛应用具有颠覆性的意义和作用。我们制造的3D打印手套箱（增材制造保护手套箱）针对航空航天特殊零部件的加工所需要的环境而设计的：3D打印设备一般采用送粉成型或铺粉成型两种，每种成型设备其需要的手套箱设计要求不同，为此需要啊根据不同需求来设计手套箱提供可靠的解决方案。

金属3D打印惰性气体保护系统是一套高性能、高品质的自动吸收水、氧分子的超级净化防护手套箱，提供一个纯化工作环境需求的密闭循环工作系统，可以满足特定清洁要求应用的1ppm的O2和H2O惰性的氛围环境。实现了将选择性激光溶化装置本体放置在一密封箱体内，该密闭箱体与多级粉尘手机装置和风循环装置形成闭环，氩气在该闭环内循环，系统中的气氛水含量达到小于1PPM指标，氧含量达到小于1PPM指标，实现超高纯工作气氛的环境，加工的产品可直接应用，减少再处理环节，是一套满足科研开发而设计的经济型循环净化系统。

（大型金属3D打印手套箱）



技术优势

●解决3D打印手套箱大体积密封的可靠性。

●解决3D打印手套箱信号线及动力线高度集成进箱密封防干扰问题。

●解决3D打印手套箱工作时烟尘净化问题及过滤器更换周期及寿命问题。

●人性化专业化设计，箱体外形美观，箱体上大型门的密封性极好，开启方便简单。

●解3D打印手套箱送粉器送粉进气或铺粉设备镜头吹气与手套箱箱体压力控制。

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