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隨著生物3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展，它成為了生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一個重要技術(shù)手段。這一技術(shù)的發(fā)展對于醫(yī)學(xué)診斷、治療和研究方面都具有極大的潛力。在過去的幾年中，生物3D打印技術(shù)已經(jīng)取得了許多重大的進展：從打印人體器官到再生醫(yī)學(xué)、個性化醫(yī)療和藥物研究，都有著廣泛的應(yīng)用。然而，要實現(xiàn)這些應(yīng)用，一個重要的工作就是收集和建立大量的生物3D打印數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫。因此，發(fā)展和使用生物3D打印數(shù)據(jù)庫是生物3D打印未來成功的關(guān)鍵。
什么是生物3D打印數(shù)據(jù)庫？
生物3D打印數(shù)據(jù)庫是一種包含大量生物3D打印數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。這些數(shù)據(jù)可以包括醫(yī)學(xué)成像、CAD設(shè)計、3D打印參數(shù)、生物材料、生物反應(yīng)、力學(xué)特性等各種信息。這樣的數(shù)據(jù)庫是一個十分有益的工具，可以用來幫助研究人員了解生物3D打印的技術(shù)、生物組織的生理和病理學(xué)以及病人的特異性醫(yī)療需求，進而為臨床醫(yī)生提供更好的醫(yī)學(xué)診斷和治療策略。
生物3D打印數(shù)據(jù)庫的重要性
生物3D打印數(shù)據(jù)庫的重要性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
1. 數(shù)據(jù)庫能夠幫助研究人員了解3D打印的技術(shù)
在生物3D打印領(lǐng)域，不同的3D打印技術(shù)具有不同的特點和功能。比如說，噴墨打印可用于制造單層生物組織；光固化方法可以通過疊加多層厚度而制造出復(fù)雜的生物結(jié)構(gòu)；熔融沉積則可制成獨一無二的生物結(jié)構(gòu)體。了解這些不同方法的優(yōu)缺點及其可能的應(yīng)用領(lǐng)域，有助于研究人員開發(fā)新的3D打印方法、優(yōu)化技術(shù)，進一步拓展生物3D打印技術(shù)的應(yīng)用范圍。
2. 數(shù)據(jù)庫能夠幫助研究人員了解不同生物組織的生理和病理學(xué)
生物3D打印技術(shù)可用于生產(chǎn)各種大小和形狀的生物組織和器官，包括心、肝、肺、腎臟等器官或組織。建立標準的生物3D打印數(shù)據(jù)庫有助于研究人員更好地了解生物組織的生理和病理學(xué)。目前，大多數(shù)生物3D打印研究都是基于特定組織類型的，而且樣本大小也比較小，這導(dǎo)致了3D打印的生物組織的數(shù)據(jù)量較少。若建立統(tǒng)一的生物3D打印數(shù)據(jù)庫，則可以從各種不同的預(yù)測生物組織的角度，更深入地了解生物體系的結(jié)構(gòu)和功能。
3. 數(shù)據(jù)庫能夠幫助研究人員了解乃至預(yù)測病人的疾病和醫(yī)療需求
建立生物3D打印數(shù)據(jù)庫，也有助于研究人員理解生物體系的疾病和醫(yī)療需求，以更好地預(yù)測甚至改善特定病患的治療。
實際應(yīng)用
生物3D打印數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建需要大量的生物3D打印數(shù)據(jù)，這可能包括成像、CAD設(shè)計、3D打印參數(shù)、生物材料、生物反應(yīng)、力學(xué)特性以及其他相關(guān)數(shù)據(jù)。在現(xiàn)實應(yīng)用方面，目前已有大量的研究產(chǎn)生，并取得了實質(zhì)性的進展。
例如，人體器官3D打印數(shù)據(jù)庫是幫助科學(xué)家開發(fā)新的3D打印器官、組織或診斷工具的重要數(shù)據(jù)來源。國家科學(xué)基金會（NSF）與國家生物技術(shù)信息中心（NBIC）一起聯(lián)合推出了“器官計算機”計劃。該計劃旨在建立一個針對人體器官的3D打印數(shù)據(jù)庫，并創(chuàng)建一個數(shù)學(xué)模型，以幫助科學(xué)家在3D打印器官和組織方面更快地實現(xiàn)成功率。
此外，生物醫(yī)學(xué)工程研究團隊也利用生物信息學(xué)原理建立了生物3D打印數(shù)據(jù)庫。通過該數(shù)據(jù)庫，研究人員可以更好地了解器官和組織的形態(tài)學(xué)與解剖學(xué)結(jié)構(gòu)，以及不同醫(yī)療需求的生物材料和生物反應(yīng)。數(shù)據(jù)庫的開發(fā)和使用，可以為開發(fā)新的生物材料和特定化治療方案提供更加精確的指導(dǎo)。
結(jié)語
生物3D打印數(shù)據(jù)庫的發(fā)展和運用是必須的。3D打印數(shù)據(jù)規(guī)模的不斷增加，也將會帶來巨大的進展和創(chuàng)新。有了生物3D打印數(shù)據(jù)庫的支持，醫(yī)學(xué)診斷和治療將更加精確、高效，這將對整個醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生需要的推動和促進。
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看3D打印在這四大領(lǐng)域都有哪些新突破
3D打印被用作《經(jīng)濟學(xué)人》雜志封面，主題為《看制造業(yè)新技術(shù)如何改變世界》，詳細介紹了3D打印的歷史和發(fā)展，可見人們對于3D打印成為一項可以改變世界的影響力日益關(guān)注。回豎櫻頃顧2023年，3D打印市場并購整合成為主流，業(yè)內(nèi)主流3D打印公司完成了大規(guī)模收購，建立未來3D打印全方位服務(wù)平臺，以拓展更廣的用戶與合作伙伴群及余陸聯(lián)合研發(fā)更多適合市場推廣的產(chǎn)品。
而3D打印的價值體現(xiàn)在想象力馳騁的各個領(lǐng)域，3D打印正讓“天馬行空”轉(zhuǎn)變?yōu)椤澳_踏實地”的可能，人們利用3D打印為自己所在的領(lǐng)域貼上了個性化的標簽。人們紛紛展示了如何3D打印馬鈴薯、巧克力、小鎮(zhèn)模型，甚至擴展到用3D打印汽車和飛機。3D打印行業(yè)的發(fā)展猶如其定義本身，始終凸顯著“創(chuàng)新突破”這一關(guān)鍵特質(zhì)。
創(chuàng)新突破1：3D打印應(yīng)用領(lǐng)域擴展延伸
3D打印的優(yōu)勢在2023年被充分應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域，利用3D打印進行生物組織直接打印的概念日益受到推崇。比較典型的包括Open3DP創(chuàng)新小組宣布3D打印在打印骨骼組織上的應(yīng)用獲得成功，利用3D打印技術(shù)制造人類骨骼組織的技術(shù)已經(jīng)成熟；哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的一個研究小組則成功研制了一款可以實現(xiàn)生物細胞打印的設(shè)備；另外，3D打印人體器官的嘗試也正在研究中。【而在3D打印材料方面，Objet 公司相繼推出新型生物相容性3D 打印材料以用于醫(yī)療和牙科解決方案?！?
隨著3D打印材料的多樣化發(fā)展以及打印技術(shù)的革新，3D打印不僅在傳統(tǒng)的制造行業(yè)體現(xiàn)出非凡的發(fā)展?jié)摿?，同時其魅力更延伸至食品制造、服裝奢侈品、影視傳媒以及教育等多個與人們生活息息相關(guān)的領(lǐng)域。
【以影視傳媒為例，在2023年11月，由史蒂文·斯皮爾伯格監(jiān)制、休·杰克曼主演的動作勵志影片《鐵甲鋼拳》，圍繞未來世界的機器擊比賽，講述了一個飽含夢想與親情的勵志故事，其中的父子情是影片大受歡迎的一大賣點。為了讓片中的主角——機器人看起來更逼真，Legacy Effects特效公司使用Objet公司的3D打印機制作了1:5大小的模型。在完成建模、手繪、拋光和審核后，全尺寸的機器人“亞當”、“吵鬧小子”和“奇襲”相繼制作完成，高精度的3D打印制作呈現(xiàn)出了活靈活現(xiàn)的主角們。通過動作捕捉技術(shù)與實際大小仿真機器人模型的完美結(jié)合，則生動演繹了熱血澎湃的機器人打斗畫面，為影片加分不少。】
【除此之外，Legacy Effects公司還與Objet攜手制作了好萊塢巨制《侏羅紀公園3》、《鋼鐵俠2》、《阿凡達》及動畫片《鬼媽媽》中的各尺寸模型。】
創(chuàng)新突破2：3D打印速度、尺寸及技術(shù)日新月異
在速度突破上，2023年，個人使用3D打印機的速度已突破了送絲速度300mm每秒的極限，達到350mm每秒。在體積突破上，3D打印機體積為適合不同行業(yè)的需求，也呈現(xiàn)“輕盈”和“大尺寸”的多樣化選擇。目前已有多款適合辦公室打印的小巧3D打印機，并在不斷挑戰(zhàn)“輕盈”極限，為未來進入家庭奠定基礎(chǔ)。
在Vienna University of Technology的一個研究項目中，該團隊設(shè)計了迄今為止世界上最小頌侍的3D打印設(shè)備，并且降低了打印設(shè)備的制造成本，也有望未來進駐家庭。 在“大尺寸”領(lǐng)域，在德國的3D打印公司發(fā)布了4000x2023x1000mm尺寸的3D打印機，該款大尺寸3D打印機使打印大尺寸部件一次成型成為可能。
3D打印技術(shù)日新月異，在2023年Lexus對外發(fā)布了新3D打印技術(shù)，該技術(shù)基于高科技循環(huán)編織技術(shù)，使用激光進行3D打印， 能夠以編織的方式制作復(fù)雜的3D模型。
利用3D打印技術(shù)改善藝術(shù)及生活的例子屢見不鮮。例如荷蘭時尚設(shè)計師Iris van Herpen 展示了它的服裝設(shè)計作品，這些服裝作品全部使用3D打印機一次成型。通過3D打印技術(shù)制造的服裝，突破了傳統(tǒng)服裝剪裁的限制，幫助設(shè)計師完整地展現(xiàn)其靈感。而在Cornell大學(xué)的一個項目中，研究團隊制造了一臺3D打印機用于打印食物，展現(xiàn)了烹調(diào)的獨特方式。其優(yōu)勢在于能夠精確控制食物內(nèi)部材料分布和結(jié)構(gòu)，將原本需要經(jīng)驗和技術(shù)的精細烹調(diào)轉(zhuǎn)換為電子屏幕前的簡單設(shè)計。
創(chuàng)新突破3：設(shè)計平臺革新
基于3D打印民用化普及的趨勢，3D打印的設(shè)計平臺正從專業(yè)設(shè)計軟件向簡單設(shè)計應(yīng)用發(fā)展，其中比較成熟的平臺有基于WEB的3D設(shè)計平臺——3D Tin，另外，微軟、谷歌以及其他軟件行業(yè)巨頭也相繼推出了基于各種開放平臺的3D打印應(yīng)用，大大降低了3D設(shè)計的門檻，甚至有的應(yīng)用已經(jīng)可以讓普通用戶通過類似玩樂高積木的方式設(shè)計3D模型。
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