NSF授予200萬(wàn)美元用于研究醫(yī)療設(shè)備的3D打印技術(shù)和材料

2023年3月6日，南極熊獲悉，賓夕法尼亞州立大學(xué)（Penn State University）獲得了一筆200萬(wàn)美元（約為1381萬(wàn)人民幣）的國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）撥款，用于研究和開(kāi)發(fā)3D打印醫(yī)療設(shè)備。該計(jì)劃旨在探索使用3D打印技術(shù)來(lái)制造更加精準(zhǔn)和可定制的醫(yī)療設(shè)備，包括人工關(guān)節(jié)、植入物和其它醫(yī)療器械。

△美國(guó)NSF向賓夕法尼亞州立大學(xué)撥款200萬(wàn)美元用于研究和開(kāi)發(fā)3D打印醫(yī)療設(shè)備

為3D打印研發(fā)功能化柔性的材料
賓州州立大學(xué)和德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的研究人員表示，3D打印技術(shù)為創(chuàng)建定制的醫(yī)療設(shè)備提供了機(jī)會(huì)。然而，設(shè)計(jì)和打印此類(lèi)設(shè)備所需的智能、柔性材料的能力仍然不足。

△賓夕法尼亞州立大學(xué)

這些研究人員正在努力改變這種情況。因此，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）的“引領(lǐng)工程支持美國(guó)繁榮、健康和基礎(chǔ)設(shè)施”（LEAP-HI）計(jì)劃授予了200萬(wàn)美元的撥款，為研究人員開(kāi)展使用多種材料設(shè)計(jì)和3D打印智能設(shè)備的挑戰(zhàn)鋪平了道路。該項(xiàng)目的主要研究人員將利用該計(jì)劃探索新的制造方法和材料，以提高醫(yī)療設(shè)備的效能和可靠性。

項(xiàng)目聯(lián)合負(fù)責(zé)人、賓州州立大學(xué)機(jī)械工程和生物醫(yī)學(xué)工程教授、機(jī)械工程系主任和Reiss工程席位教授Mary Frecker表示“這個(gè)項(xiàng)目讓我們有機(jī)會(huì)在先進(jìn)制造、軟材料和自適應(yīng)結(jié)構(gòu)的有趣交叉領(lǐng)域進(jìn)行合作。結(jié)果將使醫(yī)療器械能夠?qū)崿F(xiàn)形狀變化，從而使患者受益�！�

△Actuated Medical專(zhuān)注于開(kāi)發(fā)和制造用于外科手術(shù)和重癥監(jiān)護(hù)的智能設(shè)備和解決方案

更具體的是，這些研究人員將與位于賓夕法尼亞州的醫(yī)療器械公司Actuated Medical合作。他們計(jì)劃使用3D打印技術(shù)設(shè)計(jì)兒童通氣面罩和其他醫(yī)療器械，在使用過(guò)程中可以定制成不同的形狀。

該團(tuán)隊(duì)表示，通過(guò)3D打印技術(shù)開(kāi)創(chuàng)新的設(shè)計(jì)方法，并避免昂貴的迭代測(cè)試和改進(jìn)。該項(xiàng)目的聯(lián)合領(lǐng)導(dǎo)和德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校沃克機(jī)械工程系的教授Carolyn Seepersad說(shuō)到：“通過(guò)這項(xiàng)資助，我們計(jì)劃將3D打印機(jī)的能力提升到一個(gè)新的層次，即更高的復(fù)雜度和自動(dòng)化水平。”

△生物醫(yī)療3D打印示例

51億美元的3D打印醫(yī)療市場(chǎng)
根據(jù)預(yù)測(cè)，到2026年，3D打印醫(yī)療設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到51億美元（約為352億人民幣）。然而，要實(shí)現(xiàn)這些預(yù)期，3D打印制造過(guò)程還需要不斷改進(jìn)。

對(duì)于許多醫(yī)療設(shè)備來(lái)說(shuō)，定制能力至關(guān)重要，而能夠隨著患者的生長(zhǎng)或康復(fù)調(diào)整形狀的能力則是一場(chǎng)變革，研究人員表示，尋找一種快速、成本效益的方式能夠讓患者和臨床醫(yī)生的生活更輕松。

賓州大學(xué)生活多功能材料系統(tǒng)融合中心主任、材料研究所代理主任和機(jī)械工程學(xué)教授Zoubeida Ounaie表示："我很高興參與這個(gè)具有協(xié)同作用和多學(xué)科性質(zhì)的項(xiàng)目。它將材料科學(xué)、機(jī)械工程和社會(huì)科學(xué)結(jié)合起來(lái)，為在所有這些學(xué)科的交匯處創(chuàng)新提供了豐富的機(jī)會(huì)。我特別期待與該項(xiàng)目中的所有學(xué)生合作，因?yàn)樗麄円泊�表了多種專(zhuān)業(yè)和學(xué)科。”

雖然3D打印已經(jīng)存在了幾十年，但如何使用3D打印技術(shù)來(lái)創(chuàng)建智能的多材料物體和設(shè)備還需要進(jìn)一步商業(yè)化。研究人員設(shè)想打印智能設(shè)備，這些設(shè)備可以改變形狀以適應(yīng)不斷變化的需求，通過(guò)單個(gè)3D打印制造過(guò)程定制每個(gè)設(shè)備，以確�？芍圃煨浴�