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作者：见习记者 姜天海 来源： 发布时间：2013-9-29 11:1:26
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3D打印技术的横空出世救活了不温不火的3D产业。
全球各大高校科研机构与企业正在大量投资这一产业，希望能够抢占这一领域的制高点。
而在最近，这一技术不仅为耳聋的医患带来了福音，更将具有超能力的“终结者”变为可能。
具有超能力的3D仿生耳
近日，普林斯顿大学机械与航空工程助理教授Michael McAlpine在接受《科学新闻》的专访时介绍，他的团队已经打造出具有超能力的3D仿生耳朵。下一步，他们将目光放在仿生眼睛和鼻子上。
“我们用3D打印机做出的一对仿生耳朵可以听音乐、酷吧！”McAlpine兴奋地告诉记者，我们将里面的电子线圈连接到扬声器上，从扬声器中，我们可以听到这对耳朵真的在听音乐。
但是，这还不是最酷的，这款3D仿生耳可以接收到超过常人百万倍的频率。
McAlpine举例说，如果常人可以接收到20赫兹到2万赫兹的话，3D仿生耳可以接收到千兆赫兹的频率。3D仿生耳通过电极连接到大脑，在脑中处理这些信息。
他戏称，这一创意来自于“终结者”。通过培养生化器官，最终让人类获得超能力。
目前，McAlpine估算产业化后，3D仿生耳的价格将不会超过50美元。
完美结合电子与生物组织
通常，电子与生物组织很难结合在一起，电子比较硬而且容易折断，而生物组织则比较软且灵活。
但此次3D打印技术突破了2D的界限，将电子与生物组织完美地结合在一起。从此，科学家可以顺着这个方向探索，将身体组织与集成器件有效地结合在一起，监控身体健康，甚至制造出“终结者”一样的赛博格（cyborg是“可以自我调节的人机系统”）。
他们从耳朵做起，因为耳朵的形状难以用传统的组织工程学来重塑。而且耳朵最大的优势在于，其中大部分都是软骨，并没有太多难以制造的血管。
为了打造这一仿生器官，他们在计算机上建造出耳朵的模型，引导着3D打印机进行打印。然后在其中加入内部天线，并将其与外部电极相接。
在McAlpine的描述中，3D打印机仿佛可以灵活地在三个最难以结合的材料中层层穿梭：厚厚的水凝胶黏性物质上悬浮着牛软骨细胞，悬浮的纳米银颗粒形成的外部缠绕的耳蜗状电极，硅树脂紧紧地包着纳米银颗粒，以增强导电性。
“它充当了金属的作用。但由于他们是纳米颗粒，因此可以达到金属打印达不到的水平。”McAlpine说。
整个打印需要花费四个小时。然后研究人员将耳朵浸入营养丰富的液体培养皿中进行生长，长出胶原质和其他分子，并用软骨代替之前的包裹物。
他们在仿生耳中埋入了线圈，因此这个耳朵可以探测到无线电讯号并进行传播，但是没有声波。McAlpine也指出，未来的模型也可以通过结合压电材料增加新的功能，将机械能转化成电能。
最终，这些设备将可以通过同一个机械装置连接人工电子耳蜗，让医患真正可以听到声音，或通过电磁信号的接收获得第六感。
打造“终结者”赛博格
这一突破不仅有效结合了电子设备与生物材料，更开创了组织工程学的新纪元。
困扰组织工程学多年的是如何培养带有血管的器官。
“脉管系统具有非常复杂的几何学。”McAlpine说。而3D仿生耳将会是突破打印像肝脏、肾脏以及心脏等带有血管的器官的关键。
目前，他们也正在探索如何使用3D打印血管。McAlpine估计这一过程需要5年的时间。
但是，仿生耳只是McAlpine的第一步。下一步，他们想要通过3D打印机制造仿生眼睛或鼻子。
“理想地来说，你可以在一个培养皿上长出一个人来。”McAlpine开玩笑说，“这些都是巨大的挑战”，但是通过分辨率更高的打印机，他的团队将有可能引入更加高端的电子产品。
但是3D仿生耳真正植入人体也需要一个适应过程。
“医学研究是一回事儿，而真正将其植入人体就是另一回事。”McAlpine说，即便是在耳聋的医患身上进行耳蜗植入，也是有学习曲线的，需要学习怎么使用听力或者开关自己的“超能力”。
但他也相信，人们最终会掌握如何使用这种超能力。■
《科学新闻》 (科学新闻2013年第09期 研产牵手)
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