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歐萊雅使用3D打印的人造皮膚來(lái)測(cè)試化妝品
將此項(xiàng)技術(shù)投入商用是令不少觀察者驚訝的，不過(guò)這個(gè)新聞起碼讓動(dòng)物保護(hù)者們又松了一口氣。這是一次化妝品公司和硅谷的合作。歐萊雅美國(guó)和生物3D打印公司 Organovo最近宣布，他們共同研發(fā)出了非常接近真實(shí)人體的皮膚組織，而歐萊雅要用它們來(lái)測(cè)試產(chǎn)品。 Organovo的技術(shù)主要是先建立特定組織的設(shè)計(jì)架構(gòu)，然后再用“生物墨水”，其實(shí)也就是細(xì)胞來(lái)打印組織，這項(xiàng)技術(shù)還允許組織垂直打印并形成分層。
據(jù)Wired報(bào)道，在和Organovo合作之前，歐萊雅其實(shí)已經(jīng)有使用體外皮膚組織的業(yè)務(wù)了，但它依然選擇嘗試更新、更有效的技術(shù)，而且新技術(shù)還有可能降低生物工程的成本。無(wú)論如何，歐萊雅的這項(xiàng)舉動(dòng)倒是會(huì)贏得不少動(dòng)物保護(hù)者的好感，據(jù)歐萊雅科技孵化器全球副總裁 Guive Balooch對(duì)《女裝日?qǐng)?bào)》表示：“ 很久以前，我們就不用動(dòng)物做實(shí)驗(yàn)了，而是轉(zhuǎn)用很多預(yù)測(cè)模型或是工程皮膚組織來(lái)測(cè)試。創(chuàng)意讓我們能夠測(cè)試更多不同的分子以及有毒成分的副作用，以保證安全和療效。”
化妝品測(cè)試的問(wèn)題一度在中國(guó)也比較敏感，因?yàn)檫M(jìn)口化妝品需要進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。不過(guò)歐萊雅稱公司已經(jīng)和中國(guó)權(quán)威組織展開(kāi)了合作，以嘗試和改變監(jiān)管框架，讓中國(guó)在化妝品行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)并符合國(guó)際要求，能夠?qū)ふ业酱鎰?dòng)物測(cè)試的方法。2014年開(kāi)始，中國(guó)已經(jīng)開(kāi)始減少動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的依賴，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)美容產(chǎn)品的公司可以選擇不同的測(cè)試方法，但進(jìn)口品牌依然要經(jīng)過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。3D打印技術(shù)也為歐萊雅開(kāi)拓了更多可能性空間，它可以根據(jù)人們的需求定制色彩、形狀等不同產(chǎn)品，比如一個(gè)顧客就喜歡星巴克綠，那它可以用仿真皮膚看看這個(gè)綠色抹在眼皮上到底好不好看。
歐萊雅認(rèn)為，這項(xiàng)新技術(shù)如果能夠讓品牌的更新速度、創(chuàng)新能力和供應(yīng)鏈都會(huì)得到改善，科技就是未來(lái)。不過(guò)據(jù)Wired稱，也有人猜測(cè)歐萊雅集團(tuán)是否在挖掘一個(gè)新的市場(chǎng)，可以在燒傷病人等醫(yī)療領(lǐng)域有所涉獵。
3D打印圖案化離子膜為膜技術(shù)
日前，美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)（Penn State）的研究人員開(kāi)發(fā)出了一種新型3D打印技術(shù)，該技術(shù)能夠在世界上首次快速原型和測(cè)試聚合物膜，并將其打印成各種圖案以提高性能。據(jù)了解，離子交換膜在許多類型的能源應(yīng)用中有著廣泛的應(yīng)用，比如可用于燃料電池和某些電池，以及水凈化、海水淡化、重金屬去除和食品加工等。一般來(lái)說(shuō)，目前的大多數(shù)離子交換膜都是一種薄薄的平板，有點(diǎn)類似于我們廚房里的保鮮膜。但是，最近的研究表明，通過(guò)在其2D的膜表面上創(chuàng)建出3D結(jié)構(gòu)，就可以出現(xiàn)有趣的流體力學(xué)特性，從而提高離子傳輸能力或者減輕污染，這是在許多膜應(yīng)用中經(jīng)常要面對(duì)的一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。
目前，要制作這些帶有3D圖案結(jié)構(gòu)的膜（也被稱為異形膜），涉及到一種相當(dāng)繁重的工藝，即在一個(gè)硅膠模具上直接刻蝕出所需的圖案，然后澆鑄以聚合物并等待其硬化。這個(gè)過(guò)程既耗時(shí)又昂貴，而且只能生成一種圖案形式。Hickner是這項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人，他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)于2016年6月2日將該研究成果發(fā)表在了美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)的雜志《ACS Applied Materials and Interfaces》，論文題目為《陰離子交換膜微圖案的3D打?。?D Printing of Micro-patterned Anion Exchange Membranes）》Hickner的團(tuán)隊(duì)稱他們開(kāi)發(fā)的這種自定義3D光刻打印工業(yè)與當(dāng)前常見(jiàn)的一種被稱為光固化（SLA）的3D打印工藝類似。該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出了一種可光固化的離子聚合物混合物，并將該混合物暴露在一臺(tái)光投影儀之下硬化其基層，隨后將設(shè)計(jì)好的圖案投射并選擇性地固化在其表面上。據(jù)稱，這種表面圖案能夠增加膜的電導(dǎo)率多達(dá)1—3個(gè)數(shù)量級(jí)（factor）。
“這種膜在電池或者燃料電池中起到電阻的作用。”Hickner說(shuō)：“如果能將其電阻降低1至3個(gè)數(shù)量級(jí)的話，你真的會(huì)得到某種很有用的東西。”該項(xiàng)研究的第一作者，材料科學(xué)與工程博士研究生Jiho Seo補(bǔ)充道：“雖然以前我們也曾研究過(guò)膜表面的圖案，但是這次是我們第一次3D打印出了這些結(jié)構(gòu)的樣品，而且它也是第一個(gè)真正表現(xiàn)出電阻正在以某種定量的方式降低的模型。我們只需一個(gè)簡(jiǎn)單的并聯(lián)電阻模型就可以描述這些圖案在降低這些新型膜的電阻方面發(fā)揮的影響。這一方法帶給了我們一個(gè)設(shè)計(jì)工具，可以幫我們不斷創(chuàng)新，設(shè)計(jì)出新的圖案，以進(jìn)一步改進(jìn)材料的內(nèi)在化學(xué)特性。據(jù)悉，未來(lái)該研究團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)優(yōu)化他們3D打印的離子膜的幾何和化學(xué)特性，以及了解如何打印新的材料，即在聚合物膜之外迄今從未被打印過(guò)的材料。
超聲波金屬3D打印技術(shù)
當(dāng)大多數(shù)人想到3D打印時(shí)，他們想到的是典型的增材過(guò)程，在這一過(guò)程中許多層材料被融合成期望的最終形狀。然而，增材制造并不總是完美制成最終產(chǎn)品。事實(shí)上，為了創(chuàng)建最終零件，大多數(shù)金屬3D打印工藝還需要額外的研磨或其他處理措施。
由于這個(gè)原因，有一些公司，如Mazak、 DMG MORI和Cincinnati Inc.，將增材和減材結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的結(jié)果。最近有一家公司開(kāi)發(fā)了一種新型混合制造技術(shù)，被稱為超聲波增材制造（UAM）。通過(guò)利用聲波而不是熱能，F(xiàn)abrisonic的UAM平臺(tái)可被用于一些其他系統(tǒng)做不到的應(yīng)用。在接受媒體采訪時(shí)，F(xiàn)abrisonic公司CEO Mark Norfolk解釋說(shuō)，UAM機(jī)器實(shí)際上是一個(gè)內(nèi)置了超聲波焊接技術(shù)的數(shù)控銑床。薄薄的金屬箔被一層一層放置，繼而用超聲波焊接在一起。然后用銑床切割密集堆放的金屬片，以創(chuàng)建出最終零件。不像其他金屬3D打印工藝，在UAM中金屬不是被高溫熔化。這就是UAM工藝的重要優(yōu)勢(shì)。“溫度不會(huì)超過(guò)200華氏度，”Norfolk闡述道。“這使我們能夠嵌入傳感器，因?yàn)槲覀兊牧慵粺?。我們只是停止?gòu)造，鉆出一個(gè)小通道，在里面放入一個(gè)傳感器，然后繼續(xù)在上面構(gòu)造。再者，它是在低溫下工作，不會(huì)損壞傳感器。”
Fabrisonic通過(guò)制造服務(wù)而不是賣設(shè)備獲得收入的80%，它發(fā)現(xiàn)一些客戶要求將熱電偶嵌入金屬零件。將熱電偶嵌入金屬零件，或者固定在零件的外部，這兩種情況都需要熱傳感器在熱環(huán)境或化學(xué)反應(yīng)環(huán)境下提供溫度讀數(shù)，并保護(hù)熱電偶不受潛在的危險(xiǎn)環(huán)境影響。對(duì)于一個(gè)客戶來(lái)說(shuō)，這個(gè)創(chuàng)建熱交換器的過(guò)程意味著混合化學(xué)物質(zhì)，根據(jù)Norfolk的說(shuō)法這是一個(gè)熱相關(guān)過(guò)程。他解釋道：“你把化學(xué)物質(zhì)A、B和C放到一起進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，然后生成了化學(xué)物質(zhì)D。我們把熱電偶沿著液體的混合通道相鄰放置八九個(gè)位置，使客戶精確知道它們混合的溫度。
科學(xué)家首次在零重力狀態(tài)下3D打印出人類組織
2016年6月14日，在墨西哥灣3萬(wàn)英尺高空的一架零重力公司（Zero Gravity Corporation）的飛機(jī)上，科學(xué)家們成功地在零重力狀態(tài)下3D打印出第一個(gè)可用的心臟結(jié)構(gòu)。負(fù)責(zé)這個(gè)項(xiàng)目的公司是來(lái)自于美國(guó)南印第安納州的Techshot，該公司是美國(guó)宇航局的長(zhǎng)期技術(shù)承辦商，已經(jīng)有了25年的歷史，主要致力于開(kāi)發(fā)航空航天、國(guó)防和醫(yī)療領(lǐng)域的新技術(shù)。零重力公司是唯一一家得到聯(lián)邦航空管理局（FAA）批準(zhǔn)的可以在美國(guó)提供失重飛行服務(wù)的公司。另外，這個(gè)項(xiàng)目的參與者還包括工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)制造商nScrypt，以及生物墨水供應(yīng)商 Bioficial Organs。該研發(fā)團(tuán)隊(duì)希望這個(gè)項(xiàng)目不僅能夠使科學(xué)家們?cè)谔罩兄圃斐隹梢栽诘厍蛏弦浦驳钠鞴?，而且能夠繼續(xù)支持這項(xiàng)太空計(jì)劃。據(jù)了解，在這個(gè)3D打印過(guò)程中使用的是成人干細(xì)胞。
“在地球上，3D生物打印往往需要使用粘稠的生物墨水來(lái)提供結(jié)構(gòu)性支撐，這種墨水中會(huì)包含化學(xué)物質(zhì)和其它材料。”Bioficial Organs董事長(zhǎng)兼CEO Stuart Williams在新聞發(fā)布會(huì)上解釋說(shuō)：“但是如果在太空中打印組織的話，我們就能夠使用更加精細(xì)的打印頭和低粘度的生物墨水，這些墨水中只包含創(chuàng)建健康器官所需要的生物材料即可。一臺(tái)安裝在太空里的3D生物打印機(jī)很有希望成為人類健康事業(yè)的一個(gè)重要的顛覆者。”據(jù)了解，Williams是這架零重力飛機(jī)的乘客之一，他與Techshot公司執(zhí)行副總裁兼首席運(yùn)營(yíng)官 John Vellinger一起，在試驗(yàn)過(guò)程中幫助操作3D生物打印機(jī)。
據(jù)悉，此次試驗(yàn)收集到的數(shù)據(jù)將使得Techshot及其合作伙伴能夠開(kāi)發(fā)出一款更小、更堅(jiān)固的3D生物打印機(jī)，而且這臺(tái)機(jī)器有可能會(huì)在明年一月份搭乘Blue Origin公司的亞軌道飛船。根據(jù)計(jì)劃，研發(fā)團(tuán)隊(duì)希望能夠在2018年打造出一臺(tái)能夠打印更為復(fù)雜組織的生物打印機(jī)并將其送上國(guó)際空間站。據(jù)了解，在去年年底的時(shí)候，Techshot曾經(jīng)宣布它開(kāi)發(fā)出了一種方法可以使用患者自己的干細(xì)胞來(lái)制造大型的人類血管。不過(guò)該公司宣稱，他們?cè)谑е仫w機(jī)上測(cè)試的技術(shù)要比這精細(xì)得多。他們打印的細(xì)胞層比頭發(fā)還要薄好多倍。除此之外，在6月14日的測(cè)試中還涉及到了3D電子打印技術(shù)，Techshot稱這臺(tái)原型3D打印機(jī)還打印出了導(dǎo)電以及絕緣的材料。
3D納米打印復(fù)制腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
無(wú)所不能的3D打印技術(shù)似乎正在向腦科學(xué)領(lǐng)域滲透。就在兩周前，我們?cè)?jīng)報(bào)道過(guò)蘇格蘭的科學(xué)家們正在使用3D打印的腦腫瘤復(fù)制品來(lái)推動(dòng)對(duì)癌癥的研究。而如今，英國(guó)阿斯頓大學(xué)（Aston University）的研究人員走得更遠(yuǎn)：通過(guò)MESO-BRAIN項(xiàng)目，他們將使用3D納米打印的支架構(gòu)建出人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并將其用于研究大腦發(fā)育和疾病。
2016年6月9日，MESO-BRAIN研究團(tuán)隊(duì)稱，他們已經(jīng)收到了歐盟委員會(huì)通過(guò)其未來(lái)和新興技術(shù)（FET）資助項(xiàng)目撥付的330萬(wàn)歐元研究資金。據(jù)了解，MESO-BRAIN項(xiàng)目將使用人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞在一種輪廓分明、重現(xiàn)性好的3D支架上分化成神經(jīng)元，以支持可以模擬人類大腦活動(dòng)的人類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。研人員們稱，這種結(jié)構(gòu)是根據(jù)一種基于大腦皮質(zhì)模塊設(shè)計(jì)的，在制造過(guò)程中，研究人員使用納米級(jí)3D激光打印技術(shù)打印出該結(jié)構(gòu)，并融入納米電極以實(shí)現(xiàn)對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電生理分析。MESO-BRAIN項(xiàng)目還計(jì)劃使用一種基于光片照明的快速容積成像技術(shù)進(jìn)行光學(xué)分析，從而在整個(gè)3D網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)細(xì)胞級(jí)的分辨率。
據(jù)悉，該項(xiàng)目的目標(biāo)包括模擬大腦活動(dòng)，提高對(duì)包括帕金森病、老年癡呆和大腦 損傷在內(nèi)的諸多腦部疾病的認(rèn)識(shí)和治療。MESO-BRAIN還有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模基于 人類細(xì)胞的檢測(cè)，以測(cè)試藥理學(xué)和毒理學(xué)化合物對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)的調(diào)節(jié)性影響。研究人員們認(rèn)為，更多與生理有關(guān)的人體模型的使用會(huì)增加藥物篩選效率，和減少對(duì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的需要。MESO-BRAIN項(xiàng)目將于今年9月份正式啟動(dòng)，預(yù)計(jì)研究期限將超過(guò)3年。該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、阿斯頓大學(xué)Edik Rafailov教授在一份聲明中說(shuō)：“直到最近，我們希望能夠通過(guò)這個(gè)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的東西還屬于科幻小說(shuō)的范疇。如果他們真的能夠通過(guò)3D納米打印從大腦中提取并復(fù)制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的話，那么這一切將不再是科幻。”
據(jù)了解，MESO-BRAIN項(xiàng)目的研究工作將由阿斯頓大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)，其他參與的機(jī)構(gòu)還包括Axol Bioscience公司、漢諾威激光中心、巴塞羅那大學(xué)、光子科學(xué)研究所和KITE Innovation等。PET是歐盟委員會(huì)研究與創(chuàng)新資助框架計(jì)劃——“地平線2020”（Horizon 2020）的一部分，根據(jù)這項(xiàng)計(jì)劃，歐盟將會(huì)在7年之內(nèi)（2014—2020）向科研領(lǐng)域投入800億歐元。
