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| 本文作者： 陳根 | 2015-07-08 15:25 |
（4D打印，物體可自動變形）
日前，有外媒報道，美國國防部撥付850萬美元資金，支持美國西北大學國際納米技術研究所進行4D打印機的研究與開發；該設備將能夠實現納米尺度下的操作。
所謂4D打印，就是在3D打印的基礎上多了一個時間維度，可以通過特殊的設計使3D打印出來的器物能夠自我組裝。無論之后其結構在一定限度內如何變化，都可以復原為其本身設計結構。這種對空間結構的記憶能力，即是4D打印的時間維度。
人們可通過軟件設定模型和時間，變形材料會在設定的時間內變形為所需要的形狀。伴隨著納米技術與數字化制造在第四維空間研發的深入，4D打印物體憑借其自組裝和形變的能力，將可以進入非常微小的空間進行“工作”，無需連接任何復雜的機電設備。這將引領4D打印在生物醫療領域，尤其是癌癥治療方面的應用與發展。
那么，4D打印將會如何在醫療領域伸展手腳呢？
1、4D打印人體“衛士”
在納米技術的支持下，4D可以打印出非治療型的納米機器人，由于它自身的特點，可以在人體內自由組裝和形變，將可以擔當起人體“衛士”的角色職能，在人體內進行24小時無休的巡邏工作。
人體“衛士”一方面可以及時地對體內，尤其是血管內的殘余“垃圾”進行清掃，并隨著新陳代謝而排出體外；另一方面，也更為重要的，則是可以及時發現有癌變潛質的細胞，并于第一時間發出預警或直接將其扼殺在“搖籃”里，以保障體內環境的穩定與和諧。
2、4D打印抗癌藥物
鑒于4D打印物在一定的介質作用下可以發生自變形，我們可以在抗癌藥物研發的過程中，針對性地將不同的癌癥病毒設置為觸發4D打印細胞形變的介質源。當這個4D打印細胞在人體內遇到癌癥細胞的時候，就會自動觸發形變功能，直接將癌癥細胞吞噬或釋放所攜帶藥物將其進行消滅，并在任務結束后通過自我“分解”隨人體代謝排出體外。
作為癌癥治療的一個重要研究方向，4D打印抗癌藥物甚至可以將癌癥治療的工作做到防患于未燃。
3、4D打印器官支架
4D打印物體憑借其自變形的能力，可以在微小空間里發揮無限的潛能。在癌癥治療的過程中，我們可以通過4D打印器官或支架對被破壞的細胞與組織體進行替換或修復。
以生物心臟支架為例，通過4D打印而生成的新型生物心臟支架，可以以一種極其微小的形態進入體，然后在體內合適的環境下，展開變形成可以撐開的空心支架。該支架就如同4D打印的下水管道一樣，可以通過擴大或縮小管道半徑來調整容量和流量，甚至還能在受損時自行維修或在“報廢”時自行分解。
4、4D打印人體皮膚
日前，荷蘭的科學家已經實現用干細胞作為墨水進行3D生物打印人類皮膚。這種方法是需要一種經過專門設計的生物墨水，這種生物墨水是由來自患者某組織的細胞和干細胞組成的，每層生物墨水之間是一層水基凝膠。這也順勢開啟了4D打印人體皮膚的序幕。
依托于可編輯材料的自變形特性，充分融合了個體膚質特色的4D打印皮膚，在應用于替換癌變或灼傷的人體皮膚過程中，將實現最大程度的契合，這將可以大幅提升癌變或其他皮膚病患者的治愈率。
5、4D打印活組織植入物
之前，墨爾本的研究人員已經找到一種方法來生成“自己”的軟骨，用于治療癌癥和更換損壞的軟骨。在此基礎上，科學家可以通過可編輯材料，在編輯的過程中融入人體DNA鏈上的基因參數，而在此基礎上通過4D打印的活組織植入物將可以在最大限度地降低與人體的排斥反應；而且，萬一出現不良反應，植入物還可以依據人體內的實際環境狀況而進行自變化，以調整最佳方案適用人體。
6、4D打印醫療器械
癌癥治療即是救人命的過程，但同時也是要人命的過程。因為現代醫療在通過放射性治療殺死癌細胞的過程中，也殺死了很多對人體有用的健康細胞。在這個治療過程中，如果能對癌細胞進入隔離，進行更精準的放射區域定位，從而有效地殺死癌細胞而不對人體造成損傷，那對于提升癌癥治療的成功率將是非常有幫助的。
4D打印的放射性治療輔助護具等醫療器械將在這個方面發揮積極的作用。這些4D打印的醫療器械可以通過微小的體積進入人體內部，根據人體不同部位的生存環境而產生形變，有效地隔離癌細胞并對健康區域進行保護，讓癌癥治療變得“無害”。尤其對于一些重要器官或脆弱區域，如鼻子、眼睛、耳朵等部位的腫瘤治療，將顯得更為重要。
以上這些，都是將4D打印物體應用于生物醫學領域的暢想，尤其是普及至人體內應用，也無疑是人類健康醫療發展的福音。但是，高興之余，我們也要冷靜地認識到其中的風險亦不可小覷。就比如說，游走在人體內的4D打印細胞或納米機器人，如果監控不到位的話，很容易演變成被壞人利用的生物武器原型。
而可編輯材料所具有的自變形特性，讓其相較于3D打印而言，被犯罪分子利用的風險性也更大。比如針對槍支等違禁物品來說，3D打印出來的直接是具體實物，相對容易被發現和控制；而4D打印物在打印之初，有可能是任何形態，只有在一定的環境和介質作用下，才會“變形”為預先設定的真實面目?？萍际且话央p刃劍，歸根到底還是看我們會如何使用。
【作者簡介】陳根，專注智能穿戴產業，科技、財經評論員；自媒體微信公眾賬號：《陳述根本》。
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