3D打印需要关注的另一面:对人体健康和环境的影响
2016-03-01 10:34:00   来源:环球网
内容摘要
澳大利亚皇家墨尔本理工大学(RMIT)的研究人员们认为,某种3D打印技术制造的部件有可能是不安全的,因为它们在与水接触时似乎会浸出大量有毒物质。此外,预计随着3D打印塑料污染正在日益逼近,这可能会产生重大的环境影响。

如今在工业界,3D打印机越来越受欢迎,其已经被用来制造各种东西——从跑鞋直到超级跑车等。其知名度和受关注度从来没有像今天这么高过。市场预计到2020年全球3D打印市场的总收入将超过210亿美元。

鉴于该技术的使用日益广泛,澳大利亚皇家墨尔本理工大学(RMIT)的研究人员们认为,我们更应当注意常见的3D打印材料可能会有哪些潜在的危害。

为此,助理教授Donald Wlodkowic的团队正在进行一项实验研究,他们发现使用某种3D打印技术制造的部件有可能是不安全的,因为它们在与水接触时似乎会浸出大量有毒物质。

“3D打印聚合物的广泛使用所带来的关键生物相容性问题和潜在风险影响到目前为止只得到很少的关注。”Wlodkowic说。“我们同时使用了基于细胞的试验和基于整个有机体的生物测试,以找出3D打印塑料中有毒分子可能渗漏的风险。这个过程主要针对3D打印聚合物的毒性,使我们建立了一个预测分析工作流,可以快速测定一系列用于3D打印的聚合物的毒理。”

“我们已经发现了一种非常有毒的物质,这种物质会从塑料安瓿(ampoule,通常用于静脉注射)中浸出。”

目前,由于厂家通常不愿意公开3D打印材料的精确组成成分,所以很难准确地评估它们所带来的长期风险。尽管到目前为止健康风险尚未可知,但是通过皮肤接触导致过敏是可能的,因为皮肤是人们在处理3D打印材料和零件过程中暴露于光敏聚合物的最常见途径。此外,预计随着3D打印塑料污染正在日益逼近,这可能会产生重大的环境影响。

 

“我们生活在3D打印行业爆炸性增长的时代。据估计,到2019年底,全球范围内将有超过560万台3D打印机出货”他说。“这将产生大量的3D打印废料,需要安全的处理。”

Wlodkowic表示,目前尚无监管系统来评估人们增加接触3D打印部件的后果、以及对食物链的环境影响,最重要的是,安全地收集、处理和处置增材制造产生的部件和废物的策略尚不可知。

“根据我们的研究,我们获得的证据表明,许多使用的聚合树脂是不安全的。这些出尽已经导致了一个更大的针对基因组、细胞和有机体水平的综合研究的开展。”

“同样的,在更广阔的生命科学领域里的研究人员们已经认可了这些技术(指3D打印)的优点,我们的研究结果则提供了对于大量采用3D打印技术制造的设备进行评估以确保其生物相容性的途径。”

鉴于此,Wlodkowic团队相信他们的发现凸显了对于3D打印产业进行更好监管的需要,尤其是对于那些用于创建于3D打印零件的材料。

研究人员最近将他们的初步结果发表在了《Lab-on-a-Chip》和《Biomicrofluidics》杂志上。

 

TNO将食品3D打印技术用于3D打印药品】  

对于3D打印领域来说,荷兰独立研究机构TNO远远不止一匹黑马那么简单。过去几年里,该机构在3D打印技术方面贡献了大量的创新,这其中就包括其独特的3D打印技术。不过如今TNO发现,食品3D打印技术与针对药品的3D打印技术有很大的相似性。  


这导致TNO决定顺势将其3D打印技术拓展至医疗领域,并正在尝试3D打印具有生物相容性的口服剂型(ODF)以便于人体安全摄入。

这项研究由TNO的预测健康技术(Predictive Health Technologies)高级业务开发人员Steven Erpelinck领导。TNO的研发团队不仅在寻求通过3D打印技术来复制传统制造的ODF,而且想要进一步完善它。通过3D打印技术,TNO认为药品可以以更为广泛多样和自由的方式开发,通过使用3D打印技术,有些东西会变得更容易实现,比如活性药物成分(API,即原料药)的剂量与分配、辅料使用和分配,以及药片的结构和形状等。下面是使用3D打印技术生产这里是利用3D打印技术生产Odf的潜在优势的完整列表:

方便地生产不同剂量的ODF;

根据专门设计的配置文件来生产特定的ODF;

方便地生产包含多种API的ODF;

带有专门设计的内部结构(比如微通道)ODF的制造;

具有特殊形状的ODF的制造(用于市场营销,防伪)

TNO的研发方向不止于这些ODF的制造,因为这些ODF显然都必须通过类生物体外平台测试以确保能够安全消费。为此,他们也已经开发出了像InTESTine这样的测试平台,该测试平台能够复制人类消化系统不同部分的功能。通过将这些ODF放到InTESTine上测试,TNO能够研究这些3D打印的ODF与人体到底具有多大的生物相容性。

从食品到制药,TNO一直继续着其3D打印技术方面的一流研发,未来他们将通过3D打印ODF继续研究其生物可用性和个性化医学。

 

研究员研发出可检测贫血的3D打印诊断设备】

日前,堪萨斯州立大学(Kansas Sate University)开发出了一种可供家用的低成本3D打印诊断装置,该装置与智能手机配合,只需一滴血液样本,即可在几秒种内检测出贫血症。据了解,这个非常具有应用前景的医疗设备是由该校Olathe校区的生物和农业工程硕士研究生Kim Plevniak与生物和农业工程助理教授何梅共同开发的。

他们的目的是研究一种低成本的即时监测设备供家庭用户使用。


该装置是研发人员用一台3D打印机制造出来的,它的主要功能是帮助那些生活在发展中国家、医疗保健条件有限的人检测贫血症。所谓的贫血症,是指血液中没有足够的健康红血细胞来将氧气输送到人体的器官。这种病症在世界上普遍存在,它影响到差不多20亿人,其中包括发展中国家中超过一半的学龄前儿童和孕妇,以及在工业化国家30%的妇女和儿童。

“贫血症在发展中国家是一个非常普遍的病症,尽管它使用铁质补剂和维生素就能很容易地医治,以及健康的饮食就足以预防。”Plevniak说:“在这些发展中国家里,贫困人群获得医生和受过训练的医务人员的服务并不是一件容易的事,相比较之下,智能手机反而更容易获得。”

于是,Plevniak花了近一年的时间设计出了一种廉价的原型设备,该设备能够借助智能手机接入来测试血样。

据了解,该装置由3D打印的透明塑料玻片组成,该玻片包括了一个可与智能手机连接的微流控系统(Microfluidics)。使用者只需将自己的血液滴一滴在玻片上,由后者进行一次基于颜色度量的测试,结果可在60秒内获得,而且可以使用智能手机读取,Plevniak说。

目前,研究人员正在与该校电气与计算机工程副教授Steve Warren共同开发一个辅助的app,这样可以管理从血液样本中获得的数据,甚至将结果发送给医生。

最近,Plevniak和何梅已经获得批准可以接受和测试来自堪萨斯州立大学医学中心的患者的样本。这将帮助他们优化设备以诊断人体血液中不同程度的贫血。

目前,这一经过概念验证的设备发明的技术说明已经提交给堪萨斯州立大学研究基金会,这是一家专门为该校管理技术转让活动的非营利公司。

 

3D打印影响有多远?】

3D打印,是近年来比较火热的新技术,这是一种突破传统制造形式的制造方式。知道现今,人们已经很难找出在哪个没有用到这种技术的行业领域了,3D打印技术在各行各业里的应用已越来越多。

革新式的现代制造

如今3D打印已经到达了实验室与完全市场化阶段的交界处,瓶颈则是大规模生产的问题。但是随着大尺寸高功率高效率3D打印机的出现,传统制造业工厂将改写制造工序,其改变速度基本就是大功率3D打印机成熟市场化的速度。

 

3D打印对制造业影响

随着成熟化的3D打印机涌入市场将会对许多行业造成巨大影响。

零售业:现代的消费体系里面,对个性需求的DIY产品需求量愈来愈多。以往先制造模具再制造产品本身的形式对于成本而言是永不可逾越的一座大山,难以抓住小批量的产品需求。而3D打印的出现,则意味着定制业蓄势待发,是定制行业的崛起种子。

医疗业:3D打印能满足极大的定制需求,同时也能保证每个产品都能对应每个不同的人,比如假肢可以按照使用者的身材定制,甚至于手术模型、血管组织均可打印,对于医疗业而言,有着无限潜力的积极影响。

食品业:打印食品听来相当荒谬,理论上却完全可能。经过长年积累的经验以及不断的技术完善,将可能使得食品打印技术很好的创造新的菜系“奇思妙想餐”,做出的外表与味道都十分“惊奇”的食物。

环保问题:3D打印的优点不仅仅集中在定制之上,更是在生产的过程中直接减少了资源浪分,将每一份材料都用到极致,减少了模具切割,产品修饰等工序中浪费的资源。

也许,3D打印技术的发展与突破并不容易,对于各行各业的影响不完全如预计一样;但可以肯定的是,对于未来而言,这是一种影响深远的技术,我们需要保持应有的科技嗅觉,不应猝不及防。(如需转载,请注明来源自IT科技年)

 

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