一项创新性的3D打印技术已被开发出来，能够彻底改变重要的生物医学设备，用来更好地对早产儿童和需要植入设备的患者进行治疗。

美国东北大学助理教授Randall Erb(左)和Joshua Martin博士开发了一项创新3D打印技术，能够彻底改变重要的生物医学设备，更好地对早产儿童和需要植入设备的患者进行治疗。

(图片来源：东北大学Adam Glanzman)

来自东北大学的一组研究人员已开发出一项创新3D打印技术，利用磁场将复合材料(塑料和陶瓷的混合物)制备成具有患者特异性的产品。他们正在开发的生物医学设备将比现有的设备强度更高，而且重量上更轻，利用他们的定制设计，确保合适的配合。这项新技术的论文出版在10月23日出版的《Nature Communications》。

这项新技术的一个应用是患者特异性导管，特别是对于早产新生儿。目前的导管具有标准的尺寸和形状，意味着它们无法满足所有早产儿的需要。“对于新生儿护理，每个宝宝都具有不同的身材，会存在不同的问题，”机械和工业工程系助理教授兼这个项目的首席研究员Randall ErbErb说。“如果能够为单独一位病人打印出特定尺寸的导管，你可以把它插入到某个关键位置，进而避免刺穿静脉，并加快传递。”

其他研究者已尝试过使用复合材料进行3D印刷，曾帮助设计并进行许多实验的博士生Joshua Martin说。Erb和Martin说，这项技术与众不同的是能够控制陶瓷纤维的排列方式，进而控制材料本身的力学性能。

如果你正在制作具有复杂结构的设备，如定制微型生物医学设备，这种控制是至关重要的。对于一种患者特异性设备，边缘，弧度和孔都必须得到强化，通过以正确的方式排列陶瓷纤维，以使设备耐用。这是许多从骨头到树等的天然复合材料所采取的方式。

对于人类的骨骼结构，骨头的磷酸钙纤维和矿物成分自然地围绕着血管，以确保骨骼强度和稳定性，使你的股骨可承受每天的慢跑。

“我们跟随自然的引导，”马丁解释说，“通过采用简单的构建块，以一种可导致优秀机械性能的方式构建它们。“利用磁铁，Erb和Martin的3D打印方法可使每个微小纤维以符合精确几何尺寸的方向排列。

“这些都是我们目前合成的不同结构，”Erb说，他已被授予来自世界卫生组织225000美元的小企业技术转让费，与当地公司开发新生儿导管。”我们另一个目标是使用磷酸钙纤维和生物相容性塑料来设计外科植入物。”在他们的3D打印技术中，磁体具有确定成分。Erb在2012年发表在《Nature》杂志上的一篇文章中描述了复合物制备工艺中磁体的作用。

首先，研究人员通过混入少量氧化铁“磁化”陶瓷纤维，Martin指出这种方法已经被美国食品和药物管理局批准用于药物输送。然后，他们将超低磁场应用于复合材料的特殊部位，陶瓷纤维浸入到液体塑料，根据严格的产品打印规范排列纤维。

“磁场非常容易应用，”Erb说。“它们是安全的，不仅穿透我们的身体，想想CT扫描，而且穿透许多其他的材料。”

最后，他们利用“立体光刻”技术逐层打印产品，利用计算机控制激光束使塑料变硬。每个6×6英寸的层仅需要一分钟就能完成。

“我相信我们的研究开辟了材料科学新的前沿研究领域，”Martin说。“在很长一段时间里，研究人员一直试图设计更好的材料，但理论和实验之间总存在差距。利用这项技术，我们最终只能浅显地确定那些在理论上特定的纤维结构会导致机械性能的改善，同时我们还可以制备那些复杂的结构。”

 新材料在线编译整理——翻译：Grubby     校正：摩天轮