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《美国生物3D打印设备被部署于国际空间站，用于制造更精细的仿生结构》

  • 来源专题：先进材料
  • 编译者： 李丹
  • 发布时间：2025-02-21

  • 转自全球技术地图

    据3D Printing Industry 2月6日消息，美国Auxilium Biotechnologies公司的生物3D打印设备被部署于国际空间站（ISS），用于在太空中制造医疗设备。该公司使用一种名为Auxilium微加工平台(AMP-1)的基于DLP的生物打印机来制造用于神经损伤的仿生植入物。微重力，环境有助于制造更先进、更精细的结构，这些结构在地球引力作用下会破碎。据悉，在ISS上安装打印机仅需宇航员两分钟时间，最大限度地减少了每小时高达13万美元的昂贵人工成本。当植入物被带回地球时，该系统的轻型墨盒可确保通过商业补给任务进行经济高效且可持续的运输。

  • 原文来源：https://3dprintingindustry.com/news/auxilium-biotechnologies-3d-prints-medical-devices-in-space-236152/
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  • 《国际空间站将接收用于在轨 3D 打印研究的新型生物打印机》
    • 来源专题：智能制造
    • 编译者：icad
    • 发布时间：2024-08-30
    • 总部位于芬兰的生物打印公司 Brinter AM Technologies Oy 宣布，它将向国际空间站 （ISS） 发射其 Brinter Core 3D 生物打印机。 Brinter 将向 Redwire Space NV 提供生物打印机。这家太空系统制造商正在领导一个由欧洲航天局资助的项目，以设计、开发和验证国际空间站的 3D-BioSystem 设施。 适应后，Brinter Core 将能够 3D 打印在轨 3D 生物样品，并满足严格的太空技术要求。该系统将集成到位于国际空间站哥伦布模块中的 3D-BioSystem 设施中。 进入近地轨道 （LEO） 后，国际空间站工作人员将使用 Brinter Core 测试微重力对 3D 打印细胞结构的影响。这项研究旨在提高有关如何处理太空卫生紧急情况的知识。它还将探索个性化药物开发测试、毒理学和 3D 打印身体部位。 “生物打印技术在支持太空医疗方面也具有巨大潜力，并增加了机组人员在长期任务中的自主性，”Brinter AM Technologies Oy 首席执行官 Tomi Kalpio 评论道。 他补充说，宇航员在治疗皮肤烧伤或骨骼损伤时，可以使用生物打印机“创建类似组织的结构来替换他们身体的受损部位”。 支持 ISS 研究的新型生物打印机 据 Brinter 称，太空中的 3D 打印细胞结构将在支持人类太空探索方面发挥至关重要的作用。长期和遥远的任务将需要新技术来治疗严重的健康状况，因为及时返回地球可能不是一种选择。 Kalpio 表示，在长期的深空探索任务中，“需要用更少的资源做更多的事情，才能在充满挑战的太空环境中发挥作用，因此各种技术元素都得到优化和小型化。 该公司认为，将细胞或组织特异性生物材料与不同细胞类型与高分辨率 3D 生物打印相结合，可以改进组织和器官建模方法。该研究还将努力增加对组织生成、再生和长寿的生物物理机制的理解。 太空和 LEO 的低重力条件也为研究 3D 生物打印结构提供了新的环境，这些结构可以成熟为组织和更大的器官。在微重力环境中，细胞在空间上不受限制地生长并组装成复杂的 3D 聚集体。然而，在地球上，细胞通常在 2D 单层培养物中生长。 微重力还具有在 3D 打印过程中无需支撑结构的优势。在 LEO 中，可以 3D 打印结构，这些结构不必在生长过程中承受其重量。 收到生物打印机后，ISS 团队将培养 3D 打印细胞、类器官、组织外植体和 3D 细胞基质。这将为评估微重力、辐射和其他航天因素对人体组织的影响提供独特的机会。这包括骨骼、软骨、上皮间充质、血管网络和最终的完整器官。 据报道，基于微重力的 3D 打印生物模型将在实现血管化和神经支配的可行且功能性的 3D 打印组织方面发挥重要作用。该研究旨在促进对有效生物工程和生物制造过程的理解，并优化细胞和组织工程技术。 展望未来，Brinter 团队正在努力朝着月球上的 3D 生物打印迈出下一步。 在轨 3D 打印 Brinter Core 系统将成为最新发射到国际空间站的生物打印机。在过去的几年里，增材制造公司、学术研究人员和商业企业都已将 3D 打印技术送去在微重力条件下进行测试。 去年，Redwire 使用生物制造设施在国际空间站上成功制造了 3D 生物打印的人类膝关节半月板。3D 打印的弯月面随后通过 SpaceX 的 Crew-6 任务返回地球进行进一步分析。 3D 打印后，弯月面在 Redwire 的高级空间实验处理器 （ADSEP） 中在国际空间站上培养 14 天。美国宇航局宇航员弗兰克·卢比奥 （Frank Rubio）、沃伦·霍伯格 （Warren Hoburg） 和斯蒂芬·鲍文 （Stephen Bowen） 与阿联酋宇航员苏丹·内亚迪 （Sultan Al Neyadi） 一起进行了这项调查。据说这一成就为太空半月板损伤的改进治疗开启了新的方法，这是美国军人最常见的损伤之一。 2023 年，五家比利时公司和研究中心合作 3D 打印人工心脏和循环系统，该系统将于 2025 年送往国际空间站。 作为 AstroCardia 项目的一部分，研究人员希望将微型心脏送入轨道将使他们能够更好地研究器官的衰老过程。这是因为在零重力条件下，心脏的老化速度要快 20 倍。 除了生物打印，法国金属 3D 打印专家 AddUp 还根据 ESA 合同开发了一种金属 3D 打印机，专为太空 3D 打印而设计。该系统是与空客防务与航天公司合作开发的，旨在评估在持续微重力条件下的增材制造能力和性能。
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  • 《制造轻质晶体结构的新方法——3D打印》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：冯瑞华
    • 发布时间：2018-03-19
    • 仿生学是一门跨学科的研究领域，它模仿生物过程，为复杂的人类问题设计解决方案——结合了金属和聚合物增材制造技术（即3D打印）的发展，已经在生产更耐用的轻质材料和结构方面取得了突破。新加坡ASTAR的科学家们调查研究发现，医学植入材料、汽车和航天部件都将从中受益。 晶格结构如图所示，从上到下的直径分级和空间分级都是统一的标准。图片来源： ASTAR 和 Elsevier 据全球研究机构ASTAR称，铸造和机加工等传统制造工艺并不适合于建造坚固的轻质结构，并且限制了设计的可能性。ASTAR的研究人员发明了一种新方法，使用增材制造技术制造轻质晶体结构，并且提高了其结构的强度和刚度，为制造新型吸水材料和夹层结构开辟了新道路。 此项目由新加坡制造技术研究所（ASTAR）的科学家Stephen Daynes和新加坡国立大学的研究人员合作完成，Stephen Daynes解释说：“此种方法制造的晶格结构优于传统固体材料的结构性能，可用于制造轻质夹层芯、医用植入物材料和具有特殊机械和热性能的特定晶格材料。利用一种新的仿生学方法，我们能够创造出类似于竹子和人类骨骼的细胞和晶格结构。” 研究人员通过结合拓扑和尺寸优化的方法，确定了晶格中被称为等静线的主应力线。由ASTAR发布的新闻指出，这种方法可以调整结构中的每个晶胞的大小、形状和方向，从而显著减少相邻晶胞之间的应力。研究人员称，这种设计方法使晶体刚度提高了172%，强度提高了100%。 Daynes说：“我们的技术可以创造出轻量级的功能梯度晶格，大大提高了增材制造夹层结构的刚度和强度，并且不会增加它们的质量。这些结构特别适合于增材制造过程，因为它们基本不受制造复杂性的约束。” Daynes说：“我们计划将这种方法应用到三维的应力场中，通过采用空间梯度的晶格产生更新颖、更有效的材料。”
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