康涅狄格大學(xué)學(xué)生3D打印人工腎完成課程設(shè)計(jì)

如今，3D打印技術(shù)已被越來越多地用來制造模具、玩具、珠寶首飾，而且它的作用越來越被學(xué)校接受，更多的學(xué)校開始用它作為教學(xué)工具。近日康涅狄格大學(xué)工程學(xué)院的六名學(xué)生為了完成課程設(shè)計(jì)，使用3D打印設(shè)計(jì)并開發(fā)了一種低成本功能性人工腎。

這件事的緣起有點(diǎn)偶然，在化學(xué)與生物分子工程系助理教授Anson Ma的指導(dǎo)下，學(xué)生們被分配了一個(gè)任務(wù)，就是為目前腎移植需求大大超過可提供的腎源的現(xiàn)狀找到解決方案。

據(jù)國(guó)家腎臟基金會(huì)的數(shù)據(jù)，目前美國(guó)有近10萬人在等待腎移植。但美國(guó)每年進(jìn)行的腎移植手術(shù)只有14000例，并每月還會(huì)有2,500名新增患者被添加到等待名單中。

“這個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的目的是讓這些學(xué)生能夠把最新的技術(shù)和他們?cè)诳的腋翊髮W(xué)四年學(xué)到的化學(xué)工程知識(shí)結(jié)合起來，使其在面臨技術(shù)問題時(shí)可以有所作為?！?Anson Ma說。

使用AutoCAD軟件渲染的人工腎外殼設(shè)計(jì)圖紙。它有12厘米長(zhǎng)，直徑6厘米，相當(dāng)于成年人腎臟的平均尺寸。

參與這個(gè)項(xiàng)目的6名同學(xué)分成兩個(gè)小組，每個(gè)小組采取了不同的方法解決問題。一個(gè)研究小組利用中空纖維膜技術(shù)，這是在傳統(tǒng)的血液透析治療中常用的技術(shù)；另外一隊(duì)則在他們的原型中使用了像電滲析和正向滲透這樣的技術(shù)。

六名同學(xué)之一Benjamin Coscia解釋了中空纖維膜技術(shù)：“由于3D打印技術(shù)當(dāng)下的分辨率還無法支持血液過濾結(jié)構(gòu)的打印，所以我們3D打印的只是腎的外殼。中空纖維膜將在安裝在一邊以起到過濾功能。這個(gè)人工腎臟用繩子和O形密封圈密封起來。被為透析液的流體將在膜的外側(cè)流通，而血液中的廢物則通過纖維膜滲透到透析液中，并排除體外 。”

采用電滲析和正向滲透法德人工腎的外殼原型

組裝人工腎臟組件

3D打印的人工腎的內(nèi)部組件，使用AutoCAD軟件渲染

這兩個(gè)小組使用AutoCAD軟件設(shè)計(jì)出原型，然后由康涅狄格大學(xué)的技術(shù)合作伙伴ACT集團(tuán)用3D打印機(jī)和聚合物材料打印出來。他們的項(xiàng)目已經(jīng)在5月2日舉行的2014年工程學(xué)院高級(jí)設(shè)計(jì)示范日上展出。

“這個(gè)項(xiàng)目最大的挑戰(zhàn)是運(yùn)用我們?cè)诒究浦袑W(xué)到的知識(shí)去完成一個(gè)更加復(fù)雜的生物工程應(yīng)用?！眻F(tuán)隊(duì)成員Awale說?！斑@迫使我們依靠自己的能力，拿出可行的解決方案。”