NSF授予200萬美元用于研究醫(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200萬美元（約為1381萬人民幣）的國家科學(xué)基金會（NSF）撥款，用于研究和開發(fā)3D打印醫(yī)療設(shè)備。該計劃旨在探索使用3D打印技術(shù)來制造更加精準和可定制的醫(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NSF向賓夕法尼亞州立大學(xué)撥款200萬美元用于研究和開發(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)備提供了機會。然而，設(shè)計和打印此類設(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，美國國家科學(xué)基金會（NSF）的“引領(lǐng)工程支持美國繁榮、健康和基礎(chǔ)設(shè)施”（LEAP-HI）計劃授予了200萬美元的撥款，為研究人員開展使用多種材料設(shè)計和3D打印智能設(shè)備的挑戰(zhàn)鋪平了道路。該項目的主要研究人員將利用該計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。

項目聯(lián)合負責(zé)人、賓州州立大學(xué)機械工程和生物醫(yī)學(xué)工程教授、機械工程系主任和Reiss工程席位教授Mary Frecker表示“這個項目讓我們有機會在先進制造、軟材料和自適應(yīng)結(jié)構(gòu)的有趣交叉領(lǐng)域進行合作。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專注于開發(fā)和制造用于外科手術(shù)和重癥監(jiān)護的智能設(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。他們計劃使用3D打印技術(shù)設(shè)計兒童通氣面罩和其他醫(yī)療器械，在使用過程中可以定制成不同的形狀。

該團隊表示，通過3D打印技術(shù)開創(chuàng)新的設(shè)計方法，并避免昂貴的迭代測試和改進。該項目的聯(lián)合領(lǐng)導(dǎo)和德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校沃克機械工程系的教授Carolyn Seepersad說到：“通過這項資助，我們計劃將3D打印機的能力提升到一個新的層次，即更高的復(fù)雜度和自動化水平。”

△生物醫(yī)療3D打印示例

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

對于許多醫(yī)療設(shè)備來說，定制能力至關(guān)重要，而能夠隨著患者的生長或康復(fù)調(diào)整形狀的能力則是一場變革，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械工程學(xué)教授Zoubeida Ounaie表示："我很高興參與這個具有協(xié)同作用和多學(xué)科性質(zhì)的項目。它將材料科學(xué)、機械工程和社會科學(xué)結(jié)合起來，為在所有這些學(xué)科的交匯處創(chuàng)新提供了豐富的機會。我特別期待與該項目中的所有學(xué)生合作，因為他們也代表了多種專業(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)來創(chuàng)建智能的多材料物體和設(shè)備還需要進一步商業(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，通過單個3D打印制造過程定制每個設(shè)備，以確保可制造性。