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来源：新智元 2022年2月，由中国科学院遗传与发育生物学研究所的王秀杰研究员、曼彻斯特大学的王昌凌教授和清华大学的刘永进教授带领的团队，提出了一种新型3D生物打印体系，并登上了生物材料领域顶级期刊。 生物3D打印（3D Bioprinting）技术利用3D打印机将含有细胞和生物材料的「墨水」打印出特定的形状结构，是最有希望实现在体外制造人类器官的新兴技术之一[1-3]。 然而，目前的生物3D打印技术尚不能制造具有生理功能并且能够长期存活的复杂器官，这也是生物3D打印技术发展的一个瓶颈[4, 5]。 造成这一问题的主要原因是现有的生物3D打印机均只能在水平和竖直方向上逐层打印细胞，这种「逐层累加」的打印方式无法实现细胞和血管网络的有机融合，从而导致打印后的细胞缺少营养供给而难以长时存活。 此外，为使打印后的细胞能够相互固定在一起，现有的生物3D打印技术均需在细胞中添加可固化的生物材料，这些生物材料的添加虽然可以短期固定细胞，但也会阻碍细胞间形成连接而影响细胞存活[4-6]。 论文链接：https://www.sciencedirect.com/sc … i/S2452199X22000743 为解决上述问题，中国科学院遗传与发育生物学研究所的王秀杰研究员团队与英国曼彻斯特大学王昌凌（Charlie C.L. Wang）教授团队、清华大学刘永进教授团队联合攻关，于近日发表在生物材料领域顶级期刊《Bioactive Materials》上。 这篇题为「A multi-axis robot-based bioprinting system supporting natural cell function preservation and cardiac tissue fabrication」的论文，提出了一种基于六轴机器人并且不依赖于生物材料固化的细胞打印新策略，从而实现了全角度细胞打印和打印后细胞的长期存活。 在该研究中，团队创造性地将六轴机器人改造成为生物3D打印机（六轴机器人生物打印机），由于该打印机的每个轴都可以进行360°转动，所以理论上可以在空间中从任意角度进行细胞打印（图1）。 为避免生物固化材料对细胞活性的影响，团队设计了油浴细胞打印体系（Oil-Bath-Based Cell Printing），即在矿物油的疏水作用力下，打印的细胞可以不受重力影响而稳定地贴附在生物支架的任意表面，并自发地与生物支架和周边其他细胞形成紧密连接，从而使得在复杂血管支架上全方位打印细胞成为可能。 六轴机器人生物打印机通过油浴打印的细胞具有与人工操作相同的存活率（>98%），并且能够保持正常的细胞周期和生理功能。 图1. （A）六轴机器人生物打印系统（左侧）以及打印荧光细胞组成IGDB字母（右侧）；（B）在复杂动脉支架上进行多角度细胞打印。 团队进一步从组织器官发育的角度出发，模拟发育过程中组织器官体积增大与其内部血管网络生长相协同的规律，设计了循环式「打印-培养」的器官制造方案，即在灌注有细胞培养液或人造血液的血管网络支架上打印一层或多层细胞后，将血管支架和打印后的细胞共同培养一段时间，使得新打印的细胞间形成细胞连接和毛细血管后，再进行新一轮的细胞打印。重复这一「打印-培养」过程，则可使打印后的细胞间形成类似体内的血管网络，从而支持打印组织或器官的长期存活。 应用上述方案，团队利用六轴机器人生物打印机在血管支架上开展了血管内皮细胞和心肌细胞的打印实验，证明了循环式「打印-培养」方案能够在血管支架上制备完整的内皮细胞层，并且在生血管因子的辅助下生长出新血管和毛细血管网络（图2A）；打印的心肌细胞可以在短时间内形成间隙连接（Gap Junction），恢复并长期维持规律性搏动。通过这种循环式「打印-培养」方案协同打印血管内皮细胞和心肌细胞，团队制造了具有毛细血管网络、能够在体外存活并维持搏动超过6个月的心肌组织（图2B）。 研究团队进一步发挥六轴机器人生物打印机低成本、高拓展性等特点，构建了由两个六轴机器人组成的协作生物打印平台，实现了在复杂血管支架上快速、有序地协同打印多种类型细胞（图2C），表明该体系在制造具有复杂物理结构和多种细胞类型的人类组织器官方面的优势。 图2. （A）在血管支架上打印的内皮细胞层可以形成毛细血管出芽；（B）协同打印血管内皮细胞与心肌细胞可以形成具有血管网络的心肌组织；（C）多机器人协作打印平台可以快速在复杂血管支架上打印不同细胞并使之形成特定排布模式。 综上所述，王秀杰/王昌凌/刘永进合作团队创造性地开发了「六轴机器人生物打印机」和「油浴细胞打印体系」，提出了模拟器官发育过程的新型循环式「打印-培养」方案并证明了其在制造复杂器官方面的优势，打印制造了具有毛细血管网络并可长期存活的功能化心肌组织。 这一全新生物打印体系突破了传统生物3D打印技术的平层打印局限，为复杂组织器官的体外制造提供了一种更加可行的解决方案。 作者介绍 中科院遗传发育所王秀杰研究员、英国曼彻斯特大学王昌凌教授、清华大学刘永进教授为该研究的共同通讯作者。 王秀杰团队博士研究生张泽宇和史庆庆博士，王昌凌团队戴澄恺博士以及刘永进团队吴陈铭博士为该研究的共同第一作者。 参考资料： https://www.sciencedirect.com/sc … i/S2452199X22000743 [1] I. Matai, G. …

中国团队「六轴细胞3D打印机」登顶刊！心肌组织体外存活超6个月 Read More »

来源：长沙市中医医院 近日，在长沙市中医医院（长沙市第八医院）骨伤科医生的朋友圈里，几张精致的骨骼模型映入大家的眼帘，有些朋友好奇这是什么？又是如何制作的？下面，医院放射科CT学组组长、3D打印技术团队的徐懋勇，就为您解答疑惑揭开谜底。 徐懋勇介绍，这是放射科通过3D打印技术打印的骨骼模型。医用3D骨科模型打印技术是基于影像学获得的原始数据，经过专业的后处理工作软件进行处理，再利用3D打印机打印成型的一项技术。该项技术也是医院放射科CT学组即将上报申请开展的新技术项目。 3D打印技术的特点和应用方向医用3D打印技术具有快速性、准确性及个性化定制的特点。通过CT扫描后采集的原始薄层数据，使用3D软件重建计算，制造出同等比例的模型。对于风险很大的手术，为了保证手术的安全实施，医生会根据病变器官模型进行分析制定手术方案。利用3D打印技术对材料进行精确控制的优点，可快速制备出高质量高仿真的器官模型，帮助医生进行精准的手术规划、提高手术的成功率，方便医生与患者根据手术方案进行直观沟通。目前在医疗领域，借助于3D打印技术，可以实现医学模型制造、细胞的制备、3D打印组织器官、3D打印植入物、3D打印药物等。 放射科3D打印技术的萌芽与发展徐懋勇在2019年的学术会议上首次接触3D打印技术，敏锐地察觉到这项技术在医疗工作中的广阔应用前景。徐懋勇和团队立即通过各种渠道学习和了解该项技术，自费购置了桌面级3D打印机以及相应的编辑软件；利用休息时间，到兄弟单位进行学习探讨，实时了解相关专业的最新进展；与权威专家进行交流咨询，解决疑点和难点问题。在团队坚持不懈的努力下，从最开始缩减比例示教模型，到1:1比例的病例模型，从最初打印简单的小关节部位，到后来的全骨盆、全脊柱的制作技术，均已熟练掌握，为多个科室免费制作有效模型百余例。 放射科主任罗春介绍，通过3D打印技术的开展，团队配合骨伤科完成了多个高精度、高难度的复杂手术。在一例脊柱矫形手术中，脊柱外科通过1:1的立体模型呈现，全方位多角度地分析病变结构，针对性地设计手术方案，在3D模型上反复进行术前预演，选择适宜的手术器械，极大地提高了手术的精准度，减少术中出血，缩短麻醉及手术时间，减少患者痛苦，降低治疗费用。患者康复后，特意为放射科送上锦旗致谢。 罗春表示，在目前精准医疗的行业背景下，3D打印技术在医学的应用会更加广泛，团队也将一如既往，不断开展更多新技术项目，服务临床，让更多的患者受益。

2022年3月2日，小火箭获悉，北京阿迈特公司完全自主研发的“生物可吸收外周血管药物洗脱支架系统（PeriSorb®）”通过了国家药品监督管理局的创新医疗器械特别审查申请，进入创新器械特别审查通道！PeriSorb®外周支架是全球首个采用3D多轴精密打印专利技术制造的用于治疗糖尿病和高血压患者股浅动脉狭窄或闭塞的生物可吸收支架。PeriSorb®支架采用了超柔顺性专利支架结构设计、新型可降解生物材料和单面靶向紫杉醇药物涂层技术。PeriSorb®外周支架也是阿迈特继全降解冠脉药物洗脱支架AMSorb®后的又一个进入创新器械特别审查通道的产品，这意味自主创新能力进一步获得了国家药监部门的认可。 PeriSorb®生物可吸收外周血管药物洗脱支架正在进行临床FIM试验，目前已完成多例受试者的入组及部分受试者的1个月随访，所有受试者术后情况均良好，临床症状明显改善！ 今后，阿迈特会快速推进“生物可吸收外周血管药物洗脱支架”产品临床试验和产品上市进程，同时也相信在国家药监部门“创新器械特别审查”的助力下，该产品一定可以实现早日上市，从而造福更多的外周血管疾病患者。未来，阿迈特将继续秉承“质量是公司的生命，创新是发展的动力”的理念，持续创新，为患者和医生提供更多创新型医疗器械。

来源：胶东在线 精准截骨，创伤小、并发症少，烟台山医院日前完成了胶东首例3D打印辅助截骨矫形治疗儿童肘内翻畸形手术。该患儿在一年前摔伤右肘，由于治疗延误，导致陈旧性肱骨髁上骨折，失去了最佳治疗时间。虽然经过了一年的骨折塑形，但畸形改善很少，此外还出现了功能部分丧失的情况，影响到患儿的日常生活。 △术前肘关节外观在烟台山医院，小儿骨科团队经过仔细的术前检查和评估，认为与以往的单平面畸形不同，该患儿不仅存在冠状面的畸形，同时还存在矢状面的畸形。因此，通过普通X线片人工测量获得数据并不足以保证准确实施截骨，术后效果势必大打折扣。3D打印技术可以弥补这种缺陷，继而达到最佳手术矫正效果。 △术前三维CT重建计算机模拟肘内翻截骨矫形动画图烟台山医院小儿骨科副主任医师唐伟认为，传统的肘内翻截骨矫正术，主要是依靠术者的经验，没有具体参照物，主观性很大。计算机虚拟技术和3D打印技术为儿童肘内翻畸形手术矫正提供了一种简便、精准的选择。“通过三维CT重建计算机模拟技术可以进行术前精准模拟，有利于和患儿家属进行沟通交流，了解疾病的复杂性和相关手术方案；亦可通过计算机辅助技术在图片处理软件上模拟手术；3D打印数字化导航模板可以实现精准截骨，创伤小、并发症少，是一种安全、有效、理想手术选择。”近日，在麻醉科、手术室的密切配合下，唐伟副主任医师带领团队为患儿顺利完成了这台手术，术中患儿的肘内翻、过伸畸形得到即刻矫正。 △术中即刻肘关节外观据悉，肱骨髁上骨折是最常见的儿童肘部骨折，约占全部肘关节损伤的50%-70%，常见于3-10岁的儿童，以5-7岁的男孩最多见。早期处理不当可致前臂骨筋膜室综合症，导致Volkmann挛缩，造成终身残疾。远期并发症中，肘内翻是最常见的残留畸形，曾有文献报道，其发生率为30%-57%，对于畸形明显、影响美观和伴有功能障碍者，需要手术截骨矫形。目前对于移位的新鲜儿童肱骨髁上骨折，多采用闭合复位经皮穿针固定术。专家在此提醒，当孩子发生肘部或四肢其它部位外伤后，首先的急救措施是局部制动、冷敷，然后到正规的医院就诊，确诊骨折后，要到儿童骨科专科门诊接受诊治。 去年10月，上海交通大学医学3D打印创新研究中心烟台山医院分中心成立，烟台山医院将3D打印技术应用于诸多疑难、复杂手术中，使更多患者得到了精准化、个性化的治疗。近年来，烟台山医院小儿骨科实现了跨越式发展，在全国范围内取得了令人瞩目的成就。目前，小儿骨科已发展成为胶东唯一、省内闻名、国内知名的集医疗、教学、科研于一体的诊治18岁以下儿童骨和关节疾患的专业科室。科室十分重视科研与社会效益，近年来，小儿骨科医生多次在国家级及省级骨科大会上发言，介绍经验，展示了小儿骨科团队的科研水平。在国家卫健委改善医疗服务先进典型的评选中，小儿骨科团队更是以其精湛的医术、优质的服务被评为“全国优质服务示范科室”。

小火箭从在最近发表在期刊《Materials》上的一篇文章中了解到，来自波兰克拉科夫教育大学的研究人员讨论了一种通过使用选择性激光烧结（SLS）来开发高度载药、强化的复合药物打印小片，以开发适合药物3D打印辅料的新方法。 △ 图片来源：Panchenko Vladimir/Shutterstock.com 背景介绍 一般来讲，增加药物在胃部停留时间的主要方法是使用浮动给药系统（FDDS）。近十年来，3D打印等增材制造技术已被用于创建药物输送配方。 在众多用于构建给药系统的3D打印技术中，选择性激光烧结（SLS）的使用是相当少见的。此外，对粉末的利用是SLS工艺最重要的优势之一。 SLS制备医药级材料主要模式是片剂，脂肪族聚酰胺，如尼龙，是SLS的首选材料。尼龙被利用来制作阿司匹林的可溶性和整体骨架片剂。在利用SLS的3D打印药品开发的早期，尼龙给药方法被开发出来。 不幸的是，药物释放时间已经延长到7-9天，这对于口服剂量类型时是无效的。另一个尚未解决的挑战是将大剂量的活性药物成分（API）纳入打印给药装置中。尼龙 12 (PA12) 是一种半结晶热塑性聚合物，由于可以使用商业染色的 PA12 粉末，因此广泛用于 SLS。 △打印颗粒案例。(a)技术图纸（尺寸为毫米），(b)打印的配方A（80/20/0/100）。图片来源：Kulinowski,。 研究内容 在这项研究中，作者介绍了利用SLS技术开发的由甲硝唑（Met）和烧结碳染色聚酰胺（PA12）制成的复合印迹。差示扫描量热法（DSC）和红外（IR）光谱法，以及对机械性能的评估，都被用来描述这些颗粒。此外，还评估了颗粒的功能质量，如在USP3和USP4仪器中的药物释放和浮动评估。 复合材料的热稳定性和其成分的特性都得到了验证。SLS 3D打印被用来制造由弹性不溶于水的PA12网状物和高浓度的Met结晶组成的复合打印件，还演示了在溶解过程中添加渗透剂的情况。此外，该团队还说明了确定3D打印中使用的辅料要求和寻找适当材料的必要性。 PA12被选为包含Met的相应烧结基质片的辅料。利用FDDS作为工作实例，证明了创建聚合物强化和高药物负荷复合配方的可行性。评估了惰性三维SLS打印辅料的特性，即尼龙用于Met的融入。对扩展的体外药物释放特性进行了研究，并评估了与溶解度调整相对应的可能的自由度。 △40倍放大的（a）配方A（80/20/0/100）的SEM图像；（b）50倍放大的配方D（90/10/0/75）；（c）100倍放大的配方A（80/20/0/100）；（d）100倍放大的配方D（90/10/0/75）。图片来源：Kulinowski 观察结果 在治疗剂量约为600毫克的情况下，有80%至90%的Met的打印品，硬度超过40N，质量很好，内部有多孔结构，确保了漂浮。在药物分解和漂浮过程中，有弹性的PA12网状物保持了小打印品的形状和结构。 低含量渗透剂的加入影响了药物的释放，而没有改变打印品的组成；80%的Met的释放时间在0.5到5小时之间。由于网状物占小打印品的10-20%，所以可以包括高治疗性的API剂量，如约600毫克的Met。尽管脆性药物成分的浓度很高，但仍达到了良好的机械特性。配方D只包括10% v/v的PA12，在最初的2小时内释放了大约80%的Met。 所开发的药物输送系统，当与打印品的潜在胃粘性结合时，有可能治疗幽门螺杆菌。DSC测量显示了粉末混合物和小颗粒的热性能的差异。添加少量的渗透剂，如2% v/v的NaCl，可以影响PA12/Met复合颗粒的药物溶解。 △USP3装置中3D打印小片的Met的平均释放曲线（n= 3）。图片来源：Kulinowski 结论 总之，本研究阐明了使用SLS制备一种由弹性不溶性PA12网状物组成的复合材料，其中加载有高比例的脆性（结晶）Met。药物-辅料组合被证明在DSC曲线方面会产生复杂的热效应，在选择打印参数时应考虑到这一点，这也为为塑造和修改药物释放曲线提供了一个新的自由度。 作者强调，需要确定3D打印中使用的辅料的要求，并寻找合适的材料。他们还认为，可以利用所开发的想法来设计其他的打印颗粒配方。 参考文献 Kulinowski, P., Malczewski, P., Łaszcz, M., et al. Development of Composite, Reinforced, HighlyDrug-Loaded Pharmaceutical Printlets Manufactured by Selective Laser Sintering—In Search …

用SLS打印可溶式药片，为医药3D打印开发新材料 Read More »

来源：新疆人民医院 2023年2月10日，新疆维吾尔自治区人民医院骨科中心关节运动病区主任王志刚率团队利用3D打印技术，成功为一名疑难复杂肩关节陈旧毁损伤患者实施了定制肩关节假体反肩置换手术，解决了患者左肩关节4年多来持续疼痛和无法活动的难题。 被疼痛折磨多年的兰先生今年41岁，来自伊犁。2019年，兰先生不慎摔倒，伤到左肩关节且左肱骨近端粉碎性骨折，在当地医院反复多次治疗仍效果欠佳，医生建议到乌鲁木齐的大医院寻求进一步治疗。随着时间的变化，兰先生的肩关节疼痛加剧，肩关节活动受限，左侧上肢较右侧明显短缩，严重影响了正常生活质量。 2022年12月底，兰先生在家人的建议下抱着试一试的想法，到自治区人民医院就诊。骨科中心关节运动病区副主任医师张浩沙强为兰先生接诊，发现患者左侧胳膊明显短缩，较右侧短约5厘米，肩关节肌肉明显萎缩，肩关节外展仅有15度，前屈20度，后伸5度，内外旋活动明显受限。鉴于兰先生病程时间长，病情情况复杂，被收治入院，完善相关检查再确定治疗方案。 △患者术前CT影像兰先生住院后，为其完善X线及CT检查发现，由于患者左臂肱骨头缺失，左侧肩胛盂唇结构破坏缺失，肱骨与肩胛骨的长期磨损造成了骨头大量缺失，关节周围的肌肉韧带挛缩变短，利用传统治疗技术，无法彻底解决患者的问题。 为了寻求且制定最佳的治疗方案，张浩沙强将兰先生的情况向王志刚汇报。王志刚30余年专研关节疾病的诊治，具有极其丰富的治疗经验，在关节外科业内是享誉疆内外的知名专家。他全面了解了兰先生的病情后，反复思量与琢磨，决定依靠3D打印技术，为患者进行定制肩关节假体反肩置换手术，既能重建肩关节稳定性，还能重建肩关节功能，提高患者生活质量。 △3D打印制作的骨骼模型王志刚团队将兰先生右侧健康的肩关节作为参考，依靠3D打印技术，将与兰先生左肩关节完全匹配的骨骼模型进行打印，并在模型上反复进行多次推敲及试练，个性化定制了包含肩甲盂假体的钛金属反肩人工关节假体。为确保手术效果，术前王志刚和张浩沙强主诊医师团队反复在PACS影像系统上测量推演手术步骤，反复测试，力求达到完美匹配。 △肩甲盂假体的钛金属反肩人工关节假体 △王志刚和张浩沙强主诊医师团队根据影像资料商讨手术方案2023年2月10日，王志刚团队为兰先生进行手术。术中，手术团队克服重重困难。“我们对手术入路进行了创新。”王志刚介绍，既往的肩关节置换多选择前入路，由于患者疾病的特殊性需从后侧入路，但通过后侧的扩大显露肱骨近端和肩甲盂部分，难度大，“患者陈旧肩关节损伤，肌肉韧带瘢痕粘连严重，局部解剖严重变异，血管神经粘连变形严重，出血多，只有控制手术时间，才能降低感染风险，最大程度减少并发症。” △手术中尽管术前对肩关节测量与假体反复打磨试用，但手术中仍不能与残存骨组织完美契合，王志刚当机立断，通过术中精准测量，选取长度适宜的内固定螺钉。历时4小时，手术顺利结束，肩关节的两侧对比长度及活动度均达到满意效果。 术后第二天，兰先生激动地告诉医生“现在终于可以睡个安稳觉了”。随后，张浩沙强主诊成员和康复科配合，为兰先生制定了肩关节活动康复方案。14天后，兰先生伤口愈合良好，肩关节的疼痛基本消失，能自主上举60度，外展超过50度。后期，兰先生还需进行至少3-6个月的相关康复训练，才能完全恢复肩关节的结构和长度。 “从后侧入路进行定制肩关节假体的反肩置换，手术难度大、风险高，好在手术非常成功，这在全国来说也不多见。”王志刚说，今后科室将开拓创新，让3D打印技术为骨科赋能，不断推动骨科手术更精准、更便捷，为全疆各族群众提供优质的医疗服务。

来源：中华网河南 为促进和规范医学3D打印的临床转化应用，共同研究与推进医学3D打印的快速发展，提高数字化骨科诊疗水平，由河南省人民医院牵头举办的河南省骨科创新转化与3D打印中心联盟启动仪式于2023年5月6日在黄河迎宾馆隆重举行。 △启动仪式由河南省人民医院余正红教授主持 启动仪式开始前，中华医学会骨科学分会常委、河南省医学会骨科学分会主任委员、河南省人民医院省学科技术带头人、河南省脊柱脊髓病诊疗中心主任、河南省骨科创新转化与3D打印重点实验室主任高延征教授讲话，介绍了河南省骨科创新转化与3D打印中心联盟的宗旨和愿景，希望通过“3D打印联盟”平台，分享最新的诊疗技术、临床实践及理论研究。 作为新兴医疗数字智造技术，在政策和科技的双重推动下，3D打印凭借“设计即生产”的天然优势，逐步成为智慧医疗定制化服务不可或缺的重要组成，在医学病例模型、矫形辅助器具、手术导板及内植物等产品制造方面都能够看到 3D打印技术应用的身影。 脉和医用骨科外固定3D即时打印系统是符合临床操作规范要求的，并且申请30余项专利，核心技术已获专利授权。不仅能提高临床效率，满足医疗需要，更重要的是能减轻患者痛苦和节约诊疗费用，为患者提供更好的医疗服务。 脉和增材制造研究中心主任高新江做《基于人体大数据深度学习的医用即时3D打印外固定系统研究进展及成果报告》 活动现场，河南省骨科创新转化与3D打印中心联盟正式启动。来自河南省医学会各科分会的各位专家（从右往左）依次为：郑州市第一人民医院母心灵教授、漯河市中心医院王海蛟教授、郑州市骨科医院王爱国教授、郑州大学第一附属医院刘宏建教授、河南省人民医院高延征教授、郑州大学第一附属医院吴学建教授、河南省洛阳正骨医院（河南省骨科医院）朱卉敏教授、郑州市骨科医院梅伟教授、河南省人民医院刘涛教授、河南省洛阳正骨医院（河南省骨科医院）周明武教授、脉和增材制造研究中心主任高新江，共同启动仪式。联盟计划选取河南省30~50家医院，共同研究可降解材料个性化康复支具即时3D打印关键技术及临床应用。 河南省人民医院高延征教授与脉和增材制造研究中心主任高新江共同对“河南省骨科创新转化与3D打印中心联盟”进行了揭牌。 相信在各方的努力下，河南省骨科创新转化与3D打印联盟定将为河南省骨科行业的发展注入新的活力，为推动骨科智能创新、加速3D打印技术在医疗领域的应用，迈出更加坚实的一步。

来源：EngineeringForLife 生物打印的进步使得能够以高速和高分辨率制造复杂的组织结构。然而，组织内仍然存在显着的结构和生物学复杂性，目前的生物打印技术和所采用的材料对可以实现的规模，速度和分辨率施加了限制，使得该技术无法重现在骨骼中观察到的结构层次结构和细胞-基质相互作用。其中，水凝胶是模仿细胞外基质的理想材料，因为它们可以被设计成呈现各种有利环境同时还允许生物打印。 近日，来自伯明翰大学牙科学院的Francesca K. Lewns和Gowsihan Poologasundarampillai团队概述了水凝胶和3D生物打印在实现骨组织模拟物的生物学和结构复杂性方面发挥的重要作用，以及它们在指导干细胞重现干细胞生态位方面的责任。相关论文“Hydrogels and bioprinting in bone tissue engineering: Creating artificial stem-cell niches for in vitro models”于2023年4月23日在线发表于杂志《Advanced Materials》上。 1. 骨组织工程的障碍目前骨组织工程的障碍主要包括：1）难以复制骨的结构和组织，以及其动态重塑过程；2）难以将功能性和成熟的血管化纳入其中；3）难以提供适当的器官级刺激（机械负荷和流体流动）。为了弥合工程组织和天然组织之间的差距，重要的是克服与3D生物制造策略相关的有限空间分辨率障碍，并创新以产生具有细胞宿主和材料配方的复杂层次结构。在研究生物和结构功能时，还应同步考虑使用材料配方和生物物理线索构建特殊微环境直至细胞表型效应的过程（信号——化学、物理和机械）（图1）。 图1 骨结构及与3D生物打印的结合 2. 生物材料挑战：材料特性ECM支持并影响重要的细胞过程，包括形态、迁移和命运。细胞对生物化学和生物物理刺激（图2a）以及氧气水平和营养浓度的反应来感知和修饰其基质，所有这些因素都有助于微环境生态位。机械敏感性反馈在骨组织中很重要，由于周围环境的外部物理和流体力而改变其表型和功能，以调节组织形成（图2b）。 图2 （a）细胞行为微环境的生物物理线索示意图；（b）在骨细胞中描述的与几种生物成分的机械感应和反应的细胞过程3. 细胞附着和组织通过生物化学和生物物理线索促进细胞附着在水凝胶基质上是优化的一个关键方面。作者在此部分详细叙述了水凝胶结构在细胞附着和组织中的作用，图 2a 显示了生物物理线索的总体概括，主要包括：（1）水凝胶刚度在细胞迁移、增殖和分化中的作用（图3a-b）、（2）水凝胶粘弹性对细胞迁移、增殖和分化的影响（图3c-f、图4）、（3）水凝胶降解在细胞迁移、增殖和分化中的作用、（4）水凝胶3D结构在细胞迁移、增殖和分化中的作用。 图3 水凝胶刚度（a-b）和粘弹性（c-f）对细胞反应的影响 图4  (a-b) 水凝胶粘弹性和(c)降解对重塑粘弹性的作用4. 骨组织沉积和重塑本节描述了如何微调生物材料的特性以将细胞行为局部引导至单个细胞。增材制造，特别是生物制造，非常适合将生物物理线索从局部扩展到器官水平。生物制造可以通过引入自上而下的方法来创建类似于骨骼的复杂、多变的结构，从而克服宏观空间和机械的复杂性，并可以为多样化的空间布置提供解决方案，以提供组织匹配的机械性能。例如，水凝胶网络结构和网孔大小是影响新组织形成的关键结构组成部分，支架中的结构线索在调节血管化方面发挥着特殊作用；此外，纳米尺度的对称性和无序模式，以纳米线索的形式已被证明可以作为生物活性设计。 5. 骨组织工程生物打印生物打印是生产密切反映组织和器官各向异性复杂性质的结构的几种方法之一。在生物打印中，有不同的制造策略，包括基于液滴、基于挤出和激光辅助打印，以及立体光刻。 作者在本节重点介绍了3D生物打印技术如何用于组织制造领域的创新，主要介绍了当前组织制造面临的挑战以及最新进展，还介绍了生物打印方面的关键创新。作者在表1总结了不同的生物打印技术及其优点和局限性。 表1 目前3D 生物打印技术及其优点和局限性概述（部分）最后，作者结合一些实际案例对近年来生物 3D 打印的实际进展进行了说明，这些创新使大型组织和多材料打印成为可能，使其具有良好的分辨率和更高的细胞活力。 6. 结论和展望由于组织工程是一个跨学科领域，关键挑战仍然存在于本综述强调的三个不同领域——BTE、水凝胶设计和先进制造的 3D 生物打印。为了创建完全具有代表性的体外组织模型，需要对潜在疗法进行长期、完整的结构测试，研究人员必须确定这三个领域中未满足的要求： 1）首先要再现的器官的动态特性，即复杂性、血管形成和器官水平模拟； 2）二是水凝胶的开发和进步，它可以概括干细胞微环境生态位并指导适当的细胞表型； 3）3D生物打印在水凝胶和3D构造开发和组织成熟所需的复杂骨骼结构之间架起了一座有效桥梁。技术的进步，包括体积打印、多材料打印和基于微流体的打印，极大地提高了打印速度、分辨率和复杂性，这些障碍可以通过水凝胶配方的协同发展和生物打印技术的融合来克服。 文章来源：https://doi.org/10.1002/adma.202301670

来源: 36氪 当出海越来越成为中国公司的核心战略时，如何与全球市场作战已经成为一个非常专业的话题。事实上，在全球化的演变中，许多中国品牌已经站在了前列。他们有细分领域的龙头玩家和品牌出海的新力量 。鉴于此，硬氪特别推出「Insight全球」专栏，通过对这些公司、创始人和背后交易员的深入挖掘和报道，试图再现品牌建设道路的“交易宝藏”，探索中国品牌出海的前沿方向和时代机遇，为海外玩家和行业提供思考和灵感。 这是我们专栏的第四期——创想三维Creality，消费3D打印领先品牌。硬氪与创意三维创始人敖丹军、亚马逊运营总监胡晓娟进行了深入交流。 文｜王渝斐，潘潇雨 编辑｜彭孝秋 越来越多的造富神话出现在海外，也集中在深圳这个赚钱的城市。 2014年，四名25岁的年轻人在一次展览中相遇后，聚集了30万人创业，并以做老板总是比工作更好的想法进入3D打印市场。为了确保资金，他们都有自己的信用卡备用。 创意三维四位创始人之一敖丹军对硬氪回忆道：“当时，我们确信这条轨道的判断是，未来消费者将更加追求个性化和效率，3D打印可以同时满足这两种需求。”。 现在九年过去了，创意三维全球出货3D打印机550万台。创意三维创业之路，也成为业内津津乐道的话题。 在海外众筹平台上，行业也迎来了爆火，AnkerMake M5众筹金额达到888万美元，达到平台顶峰 3D 打印机历史第一；由大疆团队组成的拓竹发布了Bambu Lab X1众筹金额达到700万美元；胜马优创、魔芯科技等消费级3D打印公司也获得了小米、德石等资方的押注。 虽然它是一个已经问世近40年的市场，作为虚拟世界和现实世界的链接入口，人们对3D打印的想象从未停止过。 3D打印也被称为添加剂制造，随着技术的不断发展，现在可以应用于航天、工业、医疗、生物其他行业。在消费层面，最常见的打印方法分为FDM近年来，随着应用场景的扩大，与光固化逐渐渗透到教育、艺术、消费电子等领域。 特别是在海外市场，消费者对消费3D打印机的需求正在迅速上升。除了最初的极客和制造商群体外，普通家庭对3D打印的需求也在迅速上升。再加上近年来元宇宙、XR等概念的爆炸，消费3D打印机正迎来一个快速上升的时期。 然而，尽管渗透率增加，但对于普通C端消费者来说，这款充满科技和未来感的产品使用成本过高。不仅是购买成本，还有时间成本和学习成本。 因此，在这个高增长的市场中，留给老玩家的命题变成了——如何继续保持自己的品牌优势，如何留在牌桌上并进一步发展？ 最近，我们就这些话题与奥丹军、亚马逊运营总监胡晓娟谈了创意三维创始人之一。 定义消费级产品的形式 创意三维成立时，虽然当时3D打印市场已经起步，海外市场也有一定的需求。然而，国内3D打印机企业更多的做法是买卖零件。依托国内供应链的优势，他们将整机所需的零件打包出售给海外。 然而，创意三维选择了另一种方式，从一开始就设定了制造整机的想法。现在回想起来，敖丹军更愿意称之为一开始就有做品牌的想法。 带着这个想法，创意3D开发了第一台3D打印机CR-i3，并成功地将产品卖给了香港，并获得了第一桶黄金。在迅速进入3D打印市场后，创意3D于2016年推出了另一款名为CR-10的产品。 与海外市场动辄上千美元的产品不同，CR-10以5、600美元的价格出现在市场上，立即引起了海外用户的热烈回应。这款性价比高的产品让3D打印机真正开始消费，用户自发在YouTube上分享，共享视频多达1000万条。这款产品还获得了2万多个销量，让创意三维在海外站稳了脚跟。 现在回顾过去，奥丹军认为他们可以实现非常高的成本性能，关键在于国内供应链的发展。”当时，国内3D打印供应系统相对完整，原材料价格较低。我们通过重建机器结构来降低整机成本，减少无用的硬件。”奥丹军说。 对于前四位创始人想象的“3D打印进入千家万户”的想法，除了价格，3D打印还有一个很大的痛点——使用成本。当时用户组装打印机需要40多个小时甚至一周，因为主要是零件组装。 因此，整机的推出直接将用户的启动时间从40多小时缩短到15分钟。灵感来自于整机的结构设计火车“在3D打印机中应用火车轨道的V型结构，可以提高打印速度，使整机结构更加牢固。”敖丹军告诉硬氪。 随着创意三维在整机市场的蓬勃发展，玩家们争相挤进这个方向。面对价格战，2017年，创意三维再次发布了一个大动作，推出了Ender-3。该产品具有更高的性能和结构，已成为经典车型，累计销量超过300万台。该产品使创意三维站在第一梯队，在世界上积累了350多万客户，年出货量超过100万台。 然而，尽管行业模式已经开始出现，但突破3D打印的速度一直是玩家探索的方向，尤其是FDM打印。在最近推出的新K1旗舰系列中，创意三维也给出了最新的结果——打印速度可达600mm/s。 在提高FDM打印速度方面，主要有两种主流方法：一种是优化结构，包括使用较轻的喷嘴，优化自身的结构设计，使喷嘴快速移动；另一种是通过算法补偿原机器振动的频率，从而减少喷嘴的摩擦和振动。 K1系列首先在硬件结构上采用更可靠的驱动器和热系统，使打印功能在更快的时间内加热，并在z轴上有效移动；同时，还配备了传感器和嵌入式摄像头，通过算法自动找平，提高了打印的整体精度和打印效果。 消费者级3D打印机的技术发展方向已经出现，但短期内面临着开放应用场景的问题。因此，如何打破圈子，给消费者留下品牌印象，是下一阶段3D打印的唯一途径。 想象一下3D打印平台 虽然创意三维在成立之初就打算成为一个品牌，但用奥丹军的话来说，他们对品牌的想法更多的是由产品驱动的。“好的产品本身就能产生品牌价值。” 因此，在跨境电子商务最热门的深圳，和大多数产品卖家一样，创意三维也选择在早期阶段将产品交给跨境销售商，如当时的全球购买和后来的“五虎四少”。“代理商有一定的推广能力。在早期阶段，与一些高质量的代理商合作，可以收集各地区的优势资源，帮助我们做好产品工作。”奥丹军说。 2021年，面对整个海外产业的波动，创意三维也意识到多渠道的重要性。他们开始自营亚马逊旗舰店，并建立了独立的站点和其他渠道。 在创意三维的早期阶段，有大量的品牌积累，但个人经营品牌与代理商的方式仍然有很大的不同。”例如，在实际操作中，我们应该踩上交通节点，注意库容调整。”创意三维亚马逊负责人胡晓娟告诉硬氪，“但亚马逊大客户团队将根据该类别的年度销售节奏，为我们提供一些定制的销售建议和库容优化解决方案。” 同时，创意三维也提升了旗舰店的品牌形象。仅今年3月，创意三维店就发货了近6000台打印机，营业额超过100万美元。 除亚马逊外，创意三维同步推出独立站。其独立站已推出5个月，全球访问用户总数超过100万，订单量超过7000个，总交易量超过2000万元。 独立站可以快速起步，这也源于创意三维之前的品牌积累和社交媒体渠道的建设。2016年，CR-10在社交媒体平台上大受欢迎，创意三维意识到社交媒体渠道和用户运营的重要性。Facebook全球首页于2017年4月建立。此后，随着广告和用户UGC创作，创意三维吸引了大量的核心粉丝。 它在社交媒体运营中的打法也值得称赞。根据onesight营销云数据，2020年Q1创意三维在社交媒体主页上开展了8周年主题庆祝活动，推出了#giveaway活动，通过送奖调动粉丝互动。除了周年纪念，在众筹阶段，创意三维还通过#giveaway活动促进众筹热度。 此外，创意三维还特别关注线下渠道的布局。”线下更倾向于显示，这是整个渠道的一部分。”自2018年以来，海外本地代理商逐步培训，创意三维通过线下收藏店与当地消费者保持密切沟通。毕竟，售后服务是品牌的一个关键环节。”该品牌通过产品、售后服务、服务和质量口碑传播，缺乏任何环节都会影响整个品牌实力。”胡晓娟说。 归根结底，品牌建立的基本逻辑仍然是产品本身。作为一个新的类别，3D打印仍然有很大的想象空间，尽管使用场景仍有待扩展。”3D打印在未来不可能成为一个平台级的应用程序。”奥丹军认为。 随着扫描仪、激光雕刻机、周边配件等产品的出现，创意三维也将在未来建立以3D打印为中心的整个生态系统。”用户使用3D打印来为平台积累材料。所以我们将形成一台机器 生态 云平台的模型设计，也构成了我们成长的第一、二、三条曲线。”

来源： 材料人 高熵和中熵合金具有非常优异的力学、抗氧化、抗辐照性能，所以这类材料在航空航天以及能源应用方面极具前景。局部可变层错能，应力诱导的相变等都是高熵合金克服强塑性相互排斥的有力微观机制。向中熵合金中掺杂其它元素，例如B，W和O等，将极大地提高其力学性能。弥散氧化物强化中熵合金(ODS)具有优异的高温蠕变，强度以及抗辐照性能。最近的多项研究已经成功地利用各种技术通过激光粉末床熔合(L-PBF)制备ODS合金。这些方法依赖于利用机械合金化、原位合金化或化学反应将氧化物引入三维(3D)打印基体。然而，当试图通过不同的增材制造(AM)方法或机器生产类似的材料时，所有这些过程都会引入复杂性和可重复性问题。该过程不会变形或影响粉末的球形形貌，这对于高质量的增材制造部件非常重要。使用这种方法制备的ODS合金，与非ODS合金相比，在1093°C时抗拉强度提高了35%，延展性提高了三倍。这项研究通过引入模型驱动的方法，制备了ODS合金，并研究了其高温力学性能。 成果掠影 最近，来自美国宇航局格伦研究中心的Timothy M. Smith研究员利用模型驱动合金设计方法和激光增材制造技术开发了一种新的氧化物弥散增强NiCoCr基合金。这种氧化物分散强化合金，称为GRX-810，使用激光粉末床熔合将纳米级Y2O3颗粒分散到整个微观结构中，而无需使用机械或原位合金化等资源密集型加工步骤。通过对其微观结构的高分辨率表征，展示了纳米级氧化物在GRX-810构建体积中的成功结合和分散。在1093℃下，与广泛用于增材制造的传统多晶变形镍基合金相比，GRX-810合金的强度提高了两倍，蠕变性能提高了1000倍以上，抗氧化性能提高了两倍。这种合金的成功突出了模型驱动合金设计策略，与过去的“试错”方法相比，具有明显的先进性。因此，利用弥散强化与增材制造工艺相结合的未来合金开发可以加速革命性材料的发现。相关成果以“A 3D printable alloy designed for extreme environments”为题发表在国际综合顶刊Nature上。 核心创新点(1) 提出模型驱动3D打印合金设计策略； (2) 获得了在1093℃下，比传统多晶变形镍基合金强度高两倍，蠕变性能提高了1000倍以上，抗氧化性能提高了两倍的GRX-810新合金。 数据概览 图1 GRX-810和NiCoCr合成成份空间的建模；a， GRX-810的相稳定性。b、0 K时NiCoCr三元相图计算。a、体心立方(BCC)富Cr相的能量低于红线上方的FCC或HCP相;蓝虚线表示亚稳态HCP和FCC的E(HCP) = E(FCC)，两者的能量高于BCC。蓝色实线将能量最低的HCP富Co相和FCC富Ni相分开 © 2023 The Authors 图2 GRX-810显微组织的高分辨率表征；a， STEM-EDS图显示在氧化物-基体界面处的C偏析。b, BF-STEM图像显示氧化物和位错相互作用(黑色箭头)和堆垛层错的存在(红色箭头)。c, STEM-EDS结合显示晶界和碳化物周围的偏析。d, c基体集成线扫描(at.%)显示晶界处Cr, W和Re的偏析以及Co和Ni的耗尽。e, GRX-810在[011]晶带轴的HAADF-STEM图像。f， e的快速傅里叶变换图 © 2023 The Authors 图3 镍铬合金的力学性能试验。a、在1093°C时的工程应力-应变曲线。b、不同合金的极限抗拉强度比较。c、蠕变性能测试。d， GRX-810与常规高温高温合金AM718、625和H230蠕变性能的比较 © 2023 The Authors 图4 1093°C和1200°C循环氧化性能。a,b, GRX-810和高温合金718在1093°C (a)和1200°C (b)下循环氧化35小时的结果。c，高温合金718试样在1093℃和1200℃下分别经过100 h和3 …

加速革命性材料的发现，使用3D打印开发新的氧化物弥散增强NiCoCr基合金 Read More »