文/陈根
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 。
【微信|陈根:4D打印,成为研发新药高效工具】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 。
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