陈根:4D打印颠覆传统的造物方式,成为研发新药高效工具

来源/作者:互联网| 发布:智能装备网|发布时间:2022-02-15|阅读:265

众所周知,应用3D打印技术,可以在几个小时内制作完成所需的功能模型,致使整个产品设计制作的过程变得非常迅速而便捷。借助于3D打印,人们可以打印出所想要的物品,不论是器官、食物,甚至是武器,只要能够通过计算机进行三维模型设计的出来,3D打印机就能够打印出来。

而当人们还在熟悉3D打印技术带来的变革时,现在,4D打印技术又在让快速建模产生了根本性的转变。相较于3D打印技术的预先建模、扫描,然后使用物料成形,4D打印技术则直接将设计内置到物料当中,简化了从"设计理念"到"实物"的造物过程,让物体如金刚般"自动"创造。

就如所有物体都因为时间而存在一样,物体形状的改变也需要时间。在时间的维度下,利用特别材料加工的物体,在一些外界激活因素的作用下,其形状能够自行发生改变。与3D打印的预先建模然后使用材料打印不一样,4D打印的逻辑是,先用3D打印机打印出一种刚性的智能材料,然后将这种材料与上述外界激活因素结合,从而按照预先设定的路径完成物体形态的改变。

传统而言,造物过程一般都是,先模拟后制造,或者一边建物一边调整模拟效果。而通过硬件和软件的紧密结合,4D打印技术则颠覆了传统的造物方式。3D打印不仅让造物变得简单、快捷、精准,而且还十倍百倍地压缩了造物成本。4D打印技术则是对3D打印造物方式的再次升级,化传统造物工艺于无形。

现在,博士毕业于罗格斯大学机械工程系的中国科学家杨辰通过 4D 打印的一个名为 Transformable Tube Array(TTA)的工具,实现了从三维细胞培养、到细胞组织切片检测的批量处理。从而达到加速与三维细胞培养相关的药物筛选、新药开发、疾病模型、以及个性化药物等方面的研究周期。

其中,三维细胞培养是将提取出的细胞在体外培养研究的一种方式,后能更好地还原出细胞在生物体内的状态,目前,三维细胞的批量培养已经实现,但培养的三维细胞,一般需要人工逐个完成,而且转移细胞组织时,需要很精细的操作。转移后的后续步骤里,包埋、切片等也同样需要一个个进行。

基于此,研究人员设想利用 4D 打印可变形的 96 孔板嵌套器件,并将其命名为 TTA。在后续转移和切片时,让TTA 带着所有三维细胞样品一起进行,从而达到批量处理的效果。

能够批量处理的TTA 能够加速与三维细胞培养相关的药物筛选、新药开发、疾病模型、以及个性化药物等方面的研究周期。而研究周期的加快,对于各种疾病的攻克、以及面对大流行病时的快速应对都有积极意义。


标签: 3D打印 4D打印
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