NSF授予200万美元用于研究医疗设备的3D打印技术和材料

2023年3月6日，南极熊获悉，宾夕法尼亚州立大学（Penn State University）获得了一笔200万美元（约为1381万人民币）的国家科学基金会（NSF）拨款，用于研究和开发3D打印医疗设备。该计划旨在探索使用3D打印技术来制造更加精准和可定制的医疗设备，包括人工关节、植入物和其它医疗器械。

△美国NSF向宾夕法尼亚州立大学拨款200万美元用于研究和开发3D打印医疗设备

为3D打印研发功能化柔性的材料
宾州州立大学和德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员表示，3D打印技术为创建定制的医疗设备提供了机会。然而，设计和打印此类设备所需的智能、柔性材料的能力仍然不足。

△宾夕法尼亚州立大学

这些研究人员正在努力改变这种情况。因此，美国国家科学基金会（NSF）的“引领工程支持美国繁荣、健康和基础设施”（LEAP-HI）计划授予了200万美元的拨款，为研究人员开展使用多种材料设计和3D打印智能设备的挑战铺平了道路。该项目的主要研究人员将利用该计划探索新的制造方法和材料，以提高医疗设备的效能和可靠性。

项目联合负责人、宾州州立大学机械工程和生物医学工程教授、机械工程系主任和Reiss工程席位教授Mary Frecker表示“这个项目让我们有机会在先进制造、软材料和自适应结构的有趣交叉领域进行合作。结果将使医疗器械能够实现形状变化，从而使患者受益。”

△Actuated Medical专注于开发和制造用于外科手术和重症监护的智能设备和解决方案

更具体的是，这些研究人员将与位于宾夕法尼亚州的医疗器械公司Actuated Medical合作。他们计划使用3D打印技术设计儿童通气面罩和其他医疗器械，在使用过程中可以定制成不同的形状。

该团队表示，通过3D打印技术开创新的设计方法，并避免昂贵的迭代测试和改进。该项目的联合领导和德克萨斯大学奥斯汀分校沃克机械工程系的教授Carolyn Seepersad说到：“通过这项资助，我们计划将3D打印机的能力提升到一个新的层次，即更高的复杂度和自动化水平。”

△生物医疗3D打印示例

51亿美元的3D打印医疗市场
根据预测，到2026年，3D打印医疗设备市场规模将达到51亿美元（约为352亿人民币）。然而，要实现这些预期，3D打印制造过程还需要不断改进。

对于许多医疗设备来说，定制能力至关重要，而能够随着患者的生长或康复调整形状的能力则是一场变革，研究人员表示，寻找一种快速、成本效益的方式能够让患者和临床医生的生活更轻松。

宾州大学生活多功能材料系统融合中心主任、材料研究所代理主任和机械工程学教授Zoubeida Ounaie表示："我很高兴参与这个具有协同作用和多学科性质的项目。它将材料科学、机械工程和社会科学结合起来，为在所有这些学科的交汇处创新提供了丰富的机会。我特别期待与该项目中的所有学生合作，因为他们也代表了多种专业和学科。”

虽然3D打印已经存在了几十年，但如何使用3D打印技术来创建智能的多材料物体和设备还需要进一步商业化。研究人员设想打印智能设备，这些设备可以改变形状以适应不断变化的需求，通过单个3D打印制造过程定制每个设备，以确保可制造性。