全彩色3D打印已經(jīng)用了好幾年了,但是大多情況下被用在設(shè)計(jì)和工程溝通方面。這些領(lǐng)域的專業(yè)人士們將自己的想法通過彩色模型展現(xiàn),從而幫助他們?cè)u(píng)估和修改最后的成品,這也使得建筑師,產(chǎn)品設(shè)計(jì)師,電影制片人和鞋類制造商欣然接受了這項(xiàng)技術(shù)。但如果你的焦點(diǎn)不是在構(gòu)建一些物理性的東西,而是對(duì)構(gòu)建那些未知的事物從中找出一個(gè)病毒內(nèi)在的原理而治愈疾病更感興趣的話,全彩3D打印是否可以做到支持病毒疫苗的研發(fā)呢?
巴特利數(shù)理醫(yī)學(xué)中心的主要研究者和教職工William C.Ray博士正嘗試在全國兒童醫(yī)院研究所找出病毒的治愈方法。
Dr.Ray正在研究呼吸道合胞體病毒(RSV),這種病毒主要會(huì)引起全世界嬰兒和孩童的下呼吸道感染。據(jù)估計(jì),每年RSV病毒在全球會(huì)有6400萬的病例且有16萬人死亡。對(duì)于1歲以下的幼兒來說,RSV是毛細(xì)支氣管炎和肺炎的主要原因,每年有75,000到125,000的孩童因?yàn)镽SV感染而入院,大多數(shù)孩童不到6個(gè)月大。據(jù)估計(jì),超過850萬成人(包括那些超過65歲的)也會(huì)每年被感染。在美國和歐洲,大約每年90萬人入院治療是由于RSV感染。如果將住院治療,缺勤和死亡率納入考慮,RSV每年導(dǎo)致數(shù)十億美元的損失。但現(xiàn)在還沒有經(jīng)過批準(zhǔn)的疫苗可用來預(yù)防RSV病毒。
Dr.Ray和他的研究人員面臨著一個(gè)巨大的問題,沒人知道RSV病毒具體是如何發(fā)揮作用的。關(guān)于病毒,有一件事變得顯而易見,RSV生命周期的關(guān)鍵部分涉及到一個(gè)分子機(jī)器(F基因),F(xiàn)基因是被用來將病毒包膜和定向的細(xì)胞膜組合在一起的。這會(huì)導(dǎo)致一個(gè)病毒的有效載荷進(jìn)入到細(xì)胞。如果阻擾分子機(jī)器的傳動(dòng)體系可以停止感染,但因?yàn)榉肿訖C(jī)器的傳動(dòng)體系無法被定位(也就是說我們還不知道它如何作用),過去試圖研發(fā)疫苗的努力失敗了。
為了確定這個(gè)分子機(jī)器的真正顏色,Dr.Ray打算利用3D打印來研究F基因。以計(jì)算機(jī)圖形作為參考,Dr.Ray知道如果依靠二維圖片是無法攻克RSV病毒這個(gè)挑戰(zhàn)的,但他相信3D彩色打印的病毒展示可以幫助他的研究。因此,當(dāng)他的研發(fā)中心意識(shí)到需要資金投資新的技術(shù)來支持他的研究項(xiàng)目時(shí),Dr.Ray抓住了一個(gè)機(jī)會(huì),得到了3D Systems公司的全彩色打印機(jī)ProJet?x60 3D打印機(jī)。
William和他的團(tuán)隊(duì),包括病毒學(xué)家Mark Peeples還有William的妻子和長期的合作者Joan Ray,他們使用計(jì)算機(jī)圖形和計(jì)算物理學(xué)的工具來做出RSV的模型。然后他們打印出了F基因的3D模型,這樣他們就能把它拿在手上,可以直接看到栩栩如生的分子機(jī)器。這幫助他們看到了RSV足夠多的細(xì)節(jié)來確認(rèn)它是如何發(fā)揮作用和如何可以不運(yùn)作的。據(jù)Wiilliam所說,這個(gè)三維模型給研究者提供了非常重要的訊息。即使與先前的立體3D監(jiān)視器和專業(yè)的圖形卡,都不能與全彩色的3D模型相比。
盡管Dr.Ray強(qiáng)調(diào)RSV的治愈還有一段路要走,但他說迅速打印彩色3D模型使RSV研究可以繼續(xù)往前發(fā)展,并且能激發(fā)關(guān)于RSV如何運(yùn)作的新想法。
這個(gè)認(rèn)識(shí)不是憑空的,研究人員們已經(jīng)有另外一種工具來幫助他們可以獨(dú)立的理解和解決對(duì)我們的健康有害的病原體和威脅。全彩色3D打印機(jī)成本在$29,000到$114,000之間,但為了我們的身體健康和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)知識(shí),這個(gè)投資是值得的。畢竟,如果一張圖片勝過千言萬語,那么一個(gè)全彩色3D模型是無價(jià)的。