在3D打印技術(shù)（即以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)）的眾多應(yīng)用中，最有影響力的莫過于用來提高人類生活水準(zhǔn)乃至延長人類壽命。隨著3D打印技術(shù)日新月異的進步，在將來某天，人類的軀體很可能也會被看作是一套由多種可替換部件組成的系統(tǒng)。

這不是科幻故事，遠(yuǎn)沒有人們想象中那么遙遠(yuǎn)。

3D打印技術(shù)的兩大用武之地已經(jīng)作為醫(yī)學(xué)界的主要項目實現(xiàn)了創(chuàng)收：牙科領(lǐng)域的烤瓷牙制作、義齒安置和移植以及醫(yī)學(xué)修復(fù)零件的制造。

牙科與醫(yī)學(xué)修復(fù)

在烤瓷牙制作的過程中，將會有一個由病人自己的牙齒制作而成的數(shù)碼內(nèi)置掃描儀，將相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至電腦，并將其以電子郵件的方式發(fā)送至牙科實驗室，最終打印出一顆嶄新的烤瓷牙。這不失為一種快速獲得義齒的方式，價錢也合理。而且這種嶄新的醫(yī)療手段結(jié)束了傳統(tǒng)療法用鑷子和塑形模具醫(yī)治病人時所引起的病痛、口腔異味和發(fā)音不準(zhǔn)等問題。

此外，3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)修復(fù)的假肢生產(chǎn)與客制化方面也帶來了歷史性的變革。司各特·薩米特（Scott Summit）是一名工業(yè)設(shè)計師，同時也是“訂制創(chuàng)意”（Bespoke Innovations）公司的聯(lián)合創(chuàng)始人之一，據(jù)他說“長久以來，假肢的制作和生產(chǎn)方式都沒有什么大的創(chuàng)新：人們只不過拿起一塊泡沫，將其削成與人體所需部位大小近似的規(guī)格，然后刻制一個模子隨即便大量生產(chǎn)”。訂制創(chuàng)意是一家以3D打印技術(shù)為依托生產(chǎn)客制化修復(fù)部件的公司，所以“我們想要設(shè)計并生產(chǎn)一批獨一無二且更人性化的假肢——為那些或因先天不足或因后天災(zāi)禍而四肢不全的苦難者帶來更好的服務(wù)”。

訂制創(chuàng)意公司還生產(chǎn)客制化的假肢遮蓋物，或者稱“裝飾物”，這種遮蓋物能夠完美地呈現(xiàn)出假肢佩戴者健全身體部分的對稱性和功能性。而且遮蓋物的設(shè)計還可以貼合佩戴者的時尚品位。

在斯坦福大學(xué)任教的薩米特說道：“我們正在把一些平淡無奇又壓抑人性的東西變成一種帥氣絕倫的現(xiàn)實存在?！?/p>

實際上3D打印技術(shù)的應(yīng)用不僅只局限于假肢修復(fù)這么簡單。就在2013年2月，來自荷蘭的醫(yī)生和工程師便合作利用這一技術(shù)成功制作出一個下顎，并且這一下顎隨即被移植到了一名長期忍受骨感染病痛的83歲女性患者身上。3D打印機將事前加熱過的33層鈦粉糅合在一起，表面又附著了一層生物陶瓷材質(zhì)的人工骨，打印出了這一人造器官。

上述3D打印技術(shù)的應(yīng)用，不僅對病患而言是一種突破，對于醫(yī)生而言同樣是一次挑戰(zhàn)。3D打印技術(shù)正是通過幫助外科醫(yī)生更為有效地計劃和選擇手術(shù)方法，才得以極大改善了手術(shù)的效果。安東尼·J·阿塔拉醫(yī)生（Dr. Anthony J. Atala）是再生醫(yī)學(xué)維克森林研究所的所長，他說對于那些在車禍中骨盆碎裂的病患來說，傳統(tǒng)的治療方法就是通過X射線和CAT掃描來測定碎骨的位置，計劃手術(shù)，然后再實施手術(shù)。由于骨盆碎裂可能會危及性命，所以及時修復(fù)碎骨是治療的關(guān)鍵。

阿塔拉說：“如果能事先掃描病患的盆骨并利用三維手段重建碎骨，那么手術(shù)可以更早進行。因為外科醫(yī)生可以手持打印出來的骨盆，直接決定哪些是需要矯正的碎骨，并在手術(shù)真正開始之前做好相應(yīng)準(zhǔn)備?！?/p>

器官移植

3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)界最具破壞性的一種應(yīng)用可能莫過于“生物打印”了，這種技術(shù)專門為移植手術(shù)而打印人體器官。這項技術(shù)包括替代性機體組織和器官的再造，即一層層的將其建構(gòu)出三維模型。由于具體的組成成分來源于器官接受者自身的基因，所以再造機體組織和器官便具有極好的適應(yīng)性。想想看吧：皮膚組織、氣管、膀胱乃至心臟等更為精密復(fù)雜的氣管，都正在打印機里等著被打印出來，而決定著一切的，只不過是輕點了幾下的電腦鼠標(biāo)。

由于這些打印出的器官或者機體組織都是來自病患本人身上的細(xì)胞，而非那些捐獻的器官，如心臟或肝臟等，所以免疫反應(yīng)的問題便可忽略不計了，這也減少了病患對能使其虛弱的抗排斥藥物的依賴。

生物打印領(lǐng)域里的突破如同雨后春筍層出不窮。這就如同早些年代人們掀起的月球競賽一樣，生物打印的目標(biāo)顯得是如此崇高，給人以希望。第一臺商用3D生物打印機已于2009年由一家名為“器官制造”（Organovo）的生物印制公司研發(fā)出來。

該公司總部位于圣地亞哥，與包括輝瑞在內(nèi)的多家制藥公司都有合作伙伴關(guān)系，與哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院和斯坦福再生醫(yī)學(xué)研究所等多家前沿機構(gòu)更是聯(lián)系緊密。雖然該公司目前把各大醫(yī)院定位為潛在客戶，但在其3D NovoGen MMX生物打印機面世后，進行疾病研究的學(xué)術(shù)機構(gòu)和實施醫(yī)藥測試的醫(yī)藥公司目前已經(jīng)構(gòu)成其一級市場。

今天，NovoGen打印機可以輕松打印出皮膚組織、心肌和血管等多種機體組織。此外，在未來60年里，該公司還致力于打印出完整的器官，如心臟、肝臟等。

另外一種3D打印機在維克森林被試驗出來。2003年，阿塔拉醫(yī)生和他的團隊一起在《自然》雜志的生物科技欄目里發(fā)表了文章，指出微型腎臟亦可被訂制出來，而且經(jīng)過測試表明這種腎臟功能正常：不僅可以過濾血液還可以產(chǎn)生并稀釋尿液。在這些微型腎臟的基礎(chǔ)之上，維克森林如今正在用3D打印技術(shù)研制一款更為復(fù)雜精密的版本。其目的就在于成功制造出體積更大的、功能良好的腎臟和其他諸如心臟、肝臟等完整器官，以及子宮之類的生殖器官。

阿塔拉醫(yī)生說“3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的諸多應(yīng)用都大有前途，在耳朵、肌肉乃至人體內(nèi)軟骨的應(yīng)用都將迎來新的希望”。

生物打印產(chǎn)業(yè)

不管是器官制造這樣的上市公司，還是維克森林、斯坦?；蚬穑麄兊难芯繂T眼下都在積極搜集數(shù)據(jù)，以證實3D生物打印技術(shù)的發(fā)展?jié)摿ΑＲ坏?shù)據(jù)充足，臨床醫(yī)學(xué)實驗便會緊鑼密鼓地展開。因此，在將來，美國食品和藥品管理局很可能會考慮是否對這項“治療技術(shù)”亮綠燈。

如果此事成真，那么，一旦藥監(jiān)局點頭，相關(guān)行業(yè)便會大量生產(chǎn)各種人體器官，包括平面的、管狀的、中空的，還有整體。與假肢不同的是，一個腎臟并不僅僅只是原先器官的復(fù)制品。相反，它必須既在大小上百分百適合病患的身體，還能夠與病患自身的細(xì)胞完美融合。因此，器官的客制化更多是看細(xì)胞構(gòu)成本身，而非單純在于與原來器官的大小和形狀相匹配。因此，盡管每個病患的細(xì)胞構(gòu)成都不一樣，但是與其說內(nèi)臟的客制化是“一個蘿卜一個坑”，倒不如說這是種“多藥治百病”的構(gòu)成。

阿塔拉醫(yī)生解釋說：“只要事前在電腦上設(shè)計好想要的器官，每次便可都按照固定的程序進行，而這必將大大減少開支?！?/p>

降低生產(chǎn)成本與嚴(yán)格臨床試驗意義同樣重大。器官制造公司董事長和執(zhí)行總裁基思·墨菲（Keith Murphy）說，該企業(yè)的的研發(fā)成本“高達數(shù)十萬美元”。墨菲認(rèn)為再生醫(yī)藥行業(yè)的融資目標(biāo)將和人類基因組計劃得到的公共及私人投資相當(dāng)。

對于墨菲的觀點，阿塔拉醫(yī)生表示贊同。他說：“研發(fā)是耗資巨大的，部分原因是由于想將一種具體的科學(xué)技術(shù)推向市場需要一定的時間。總體上來說，鑒于高昂的研發(fā)費用，我們所能取得的科學(xué)成就由資源決定。然而，毫無疑問，在未來60年里，人們一定會見證由自身細(xì)胞打印出的心臟面世。這不是很棒嗎？”

美國器官共享聯(lián)合網(wǎng)（UNOS）公布的數(shù)據(jù)表明，現(xiàn)有超過11萬3千人正在等候器官移植手術(shù)，但令人悲哀的是，有活性的捐贈器官數(shù)卻寥寥無幾。器官共享聯(lián)合網(wǎng)的發(fā)言人安妮·帕斯科（Anne Paschke）說：“在每年死亡的所有人中，只有1%至2%的人成為潛在的器官捐贈者。我們就正處于一種被動的尷尬境地之中：病患們苦苦等候，最終卻只能悲傷地死去。任何一種技術(shù)，包括3D打印技術(shù)在內(nèi)，只要能夠解決器官捐獻緊缺的問題，都將拯救一大批人的生命?！?/p>

3D打印的崛起：量身打造

3D打印技術(shù)的工作原理

這個過程可以理解為“疊層加工”：

設(shè)計師用CAD等圖形軟件

把一個三維實體“分解為”若干個二維平面設(shè)計圖

把設(shè)計圖輸入打印機，選擇好打印材料

噴頭每次會噴出微量的打印材料，逐層疊加

當(dāng)所有的層面都打印完畢，物體就最終成型了

內(nèi)燃引擎、個人電腦、智能手機……許多新技術(shù)都對整個世界產(chǎn)生了極其深遠(yuǎn)的影響?，F(xiàn)在輪到3D打印了。一臺電腦+3D技術(shù)，就能讓用戶快速實惠地制造出自己想要的產(chǎn)品。不少“吃螃蟹的人”已經(jīng)把這項神奇的技術(shù)應(yīng)用于更有創(chuàng)意的領(lǐng)域。下面讓我們來了解一下3D打印的基本原理和它極其廣闊的市場空間。

有的3D打印機可以用超過100種材料來打印

橡膠制品、高強度塑料、聚氨酯類制品、抗凍耐熱制品、絕緣體和導(dǎo)體……都可以通過3D打印生產(chǎn)

3D打印產(chǎn)業(yè)很可能會改變所有相關(guān)產(chǎn)業(yè)，甚至完全顛覆傳統(tǒng)加工方式。該產(chǎn)業(yè)的的總值在不久之后預(yù)計就會達到52億美元。

在短短8年內(nèi)將至少增長300%

3D打印的實際應(yīng)用

雖然還是新興技術(shù)，但3D打印已經(jīng)被應(yīng)用在多個領(lǐng)域。

醫(yī)療

制造商可以制作更精細(xì)的義肢和人體修補材料，包括近年植入成功的3D打印下頜骨

建筑

設(shè)計師使用3D打印出建筑的模型及其后續(xù)開發(fā)項目。有些設(shè)計師還會使用3D打印出的建筑部件

軍事

國防部門可以更快捷便宜地制造出高精確和強度的大型航空航天零部件

汽車

汽車愛好者已經(jīng)3D打印出了一些經(jīng)典車型的部分零件