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文章来源: 东方网       发布时间:2019-05-15

5月15日,记者了解到,快速止血、精准施药及大面积抗菌薄膜涂敷……上海大学机电工程与自动化学院的6名同学日前发明了一种小型便携的口袋生物3D打印机,为缩短救援时间链,抢占应急救援黄金窗口提供了新的助力。

六名大学生发明户外“急救神器” 口袋生物3D打印可快速止血

六名大学生发明户外“急救神器” 口袋生物3D打印可快速止血

E-repair口袋生物3D打印机


3D生物打印机(3D bio-printer;3D biology printer )是一种能够在数字三维模型驱动下,按照增材制造原理定位装配生物材料或细胞单元,制造医疗器械、组织工程支架和组织器官等制品的装备。


器官移植可以拯救很多人体器官功能衰竭或损坏的患者生命,但这项技术也存在器官来源不足、排异反应难以避免等弊端。不过,随着未来"生物打印机"的问世,这些问题的解决有了新的技术手段。


这种机器首先读入由医学影像数据重建或设计的三维模型,将模型离散成多个片层,计算机控制打印喷头逐层"打印"打印由生物材料或细胞组成的"生物墨水",不断重复这一过程,直至打印完成三维组织前体。随后,细胞开始重新组织、熔合,形成新的血管等组织结构。


陈晨、张毅、曹宪浩、尹天源、王斌和连红军6位年轻的上大学子,在科研创新的探索中,将目光放在了生物打印系统的设备革新上。据悉,团队负责人最初萌生灵感的源头,是来自电视里播放的军事节目。“里面的士兵严重受伤,旁边的战友给他扎绷带、陪着他,最后眼睁睁看着他没有了呼吸。当时就想能不能做个什么设备能够应用到战场救援,通过战友或者伤员自己进行伤口的应急处理。”


有了想法,说干就干。通过查阅资料和指导老师的帮助,设计团队确定了研发思路,最终发明了这台“E-repair口袋生物3D打印机”。对缺乏经验的学生来说,研发是一个无比艰辛的过程。初代样机从无到有的反复制作与测试,三天两头地熬夜赶工成了家常便饭,但他们的努力最终获得了丰厚回报。2018年9月,E-repair口袋生物3D打印机在中国新濠天地娱乐赌场工业博览会上,获得了高校展区特等奖。2018年11月,再次荣获第二十届中国新濠天地娱乐赌场高新技术成果交易会优秀产品奖。

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据了解,3D打印技术(three-dimensional printing, 3DP),又名增材制造、快速成型技术,自由成型技术等,是基于离散-堆积原理,在计算机辅助下采用分层加工、叠加成型的技术,即通过逐层增加材料来形成3D实体。自1986年3D打印技术的概念首次由Charles W. Hull提出后,因高精度、个性化制造及复杂形状构建上的独特显著优势,3D打印渗入了各行各业,并引领创新,引发了全球制造业的变革。生物3D打印是3D打印技术在生物医学领域中的交叉应用,具有重要的研究意义及应用前景。运用3D打印技术既可以制作标准模型,也可以为病人量身定制结构复杂的手术支架等。通过计算机断层扫描(CT)或者核磁共振(MRI)等医学成像技术对病人骨缺损部位进行扫描得到所需要的支架模型,随后使用三维打印机进行打印成型。这是传统的成型技术难以达到的。近年来,三维打印技术在医用领域内取得了广泛应用,包括颅面移植、冠齿修复、假体器件、医疗设备、外科手术模型、器官打印、药物传输模型、骨组织工程支架方面的应用等[1]。三维打印技术由于其可量身定制性,结构和孔隙可控性以及可复合多种材料等特性受到了研究人员的广泛关注。这一趋势也为许多具有突破性的治疗方案及设备的发明提供了灵感。


据了解,目前的生物打印系统结构复杂、体积质量大、工作环境要求高、对操作人员具有较高的专业素养要求、使用门槛高,限制了其作为一种急救设备跟随救援人员或是小型移动平台在第一线对伤员进行急救的能力,耽误最佳抢救时机。E-repair口袋生物3D打印机能在野外、移动急救平台、医院等场景中完成快速止血、精准施药及大面积抗菌薄膜涂敷等工作,是一款集合多工艺、多材料快速打印特点的口袋式便携生物打印机,对于缩短救援时间链,抢占应急救援黄金窗口期具有重要意义。


目前,这款口袋生物3D打印机已经在上海大学转化医学院、中国人民解放军海军军医大学第一附属医院(长海医院)等单位的科研项目及相关产品研发中得到了试用,产生了明显的经济效益和示范应用效益。


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