來(lái)源： 中國(guó)科技網(wǎng)  作者： 馮衛(wèi)東 劉霞

  （六）產(chǎn)前DNA測(cè)序：成長(zhǎng)的煩惱

自香港科學(xué)家盧煜明（音譯）在1997年發(fā)現(xiàn)孕婦血液中存在胎兒DNA這一現(xiàn)象至今，無(wú)創(chuàng)產(chǎn)前DNA測(cè)序以前所未有的速度從實(shí)驗(yàn)室邁向市場(chǎng)。胎兒全基因組測(cè)序已經(jīng)成為基因組革命的下一個(gè)前沿領(lǐng)域，隨著測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，胎兒全基因組測(cè)序也不再只是一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，而成為一個(gè)重要的社會(huì)問(wèn)題。

重要性：未來(lái)，兒童出生時(shí)，醫(yī)生就能完整地列出他們?cè)谶z傳方面的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。

突破：通過(guò)孕婦的血液來(lái)對(duì)胎兒的DNA進(jìn)行測(cè)序。

主要參與者：美國(guó)基因分析儀制造商Illumina公司、美國(guó)無(wú)創(chuàng)產(chǎn)前診斷公司Verinata（專攻非侵入性測(cè)試早期發(fā)現(xiàn)胎兒染色體異常）、美國(guó)斯坦福大學(xué)、美國(guó)華盛頓大學(xué)基因組科學(xué)副教授杰•申杜雷。

今年1月份，全球銷量最大的DNA測(cè)序儀制造商、美國(guó)Illumina公司同意以大約5億美元的價(jià)格收購(gòu)Verinata Health公司，這是一家位于美國(guó)加州的采用非侵入性檢測(cè)方法進(jìn)行胎兒染色體異常早期識(shí)別的新創(chuàng)公司，幾乎沒(méi)有任何盈利。Verinata公司所擁有的是能在胎兒出生前對(duì)其DNA進(jìn)行測(cè)序的無(wú)創(chuàng)產(chǎn)前診斷技術(shù)。當(dāng)然，這項(xiàng)技術(shù)不可避免地充滿了倫理爭(zhēng)議。

這一收購(gòu)行為也是產(chǎn)前DNA測(cè)試的擴(kuò)張勢(shì)頭在美國(guó)越演越烈的最佳注腳，其中占據(jù)市場(chǎng)份額最大的四家公司使用的都是Illumina公司研發(fā)的測(cè)序機(jī)，Verinata是其中之一。目前正在進(jìn)行的測(cè)試，都始于過(guò)去18個(gè)月之內(nèi)，這些測(cè)試能通過(guò)追蹤孕婦血液中胎兒的DNA來(lái)探測(cè)嬰兒是否罹患唐氏綜合征。

因?yàn)檫@種非侵入式的篩查技術(shù)更安全、簡(jiǎn)單，因此，它成為迄今最快被接受的測(cè)試之一，也為Illumina制造的DNA測(cè)序儀找到了一個(gè)新的用武之地，此前，這些機(jī)器最常出現(xiàn)的地方就是實(shí)驗(yàn)室。

Illumina公司的首席執(zhí)行官杰伊•弗萊特利說(shuō)，他希望每年能有200萬(wàn)名美國(guó)女性（幾乎占孕婦總數(shù)的一半）能接受這項(xiàng)測(cè)試。目前，已有25萬(wàn)名孕婦正在接受這種非侵入式的測(cè)試。美國(guó)波士頓塔夫茨大學(xué)醫(yī)學(xué)院母嬰研究所的執(zhí)行理事、Verinata公司首席臨床顧問(wèn)戴安娜•比安奇表示：“這么快就從實(shí)驗(yàn)室研究發(fā)展到獲得用戶認(rèn)可，這在醫(yī)學(xué)檢測(cè)史上前所未有。”

但是，唐氏綜合征篩查可能只是產(chǎn)前DNA測(cè)序技術(shù)這出好戲的一支序曲。提供唐氏綜合征檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)室和公司，比如Verinata公司也表示，他們已經(jīng)厘清了如何從母親的血液中獲取更多信息，包括其腹中胎兒完整的基因組序列。這是一項(xiàng)技術(shù)突破，可能也是一項(xiàng)商業(yè)突破。懷孕伴隨著希望、焦慮，孕婦會(huì)頻繁地看醫(yī)生，這可能也是基因檢測(cè)技術(shù)最終大展拳腳的領(lǐng)域。

美國(guó)貝勒醫(yī)學(xué)院分子人類遺傳學(xué)系主任亞瑟•貝奧德特表示：“我認(rèn)為，在妊娠早期，我們可以對(duì)每個(gè)胎兒的基因組，至少是部分基因組進(jìn)行測(cè)序。”現(xiàn)在，一些病患接受遺傳測(cè)序是為了厘清自己罹患遺傳疾病或癌癥的緣由，但未來(lái)，人們不會(huì)等到生病了才進(jìn)行遺傳測(cè)序。貝奧德特表示：“未來(lái)，人們一出生，就會(huì)知道相關(guān)數(shù)據(jù)。”

不過(guò)，這種情況并不會(huì)觸手可及。首先，準(zhǔn)確地從母親的血液中挑選出胎兒的DNA代碼需要進(jìn)行大量重復(fù)測(cè)序，這對(duì)于常規(guī)檢查來(lái)說(shuō)太貴了。目前，Illumina對(duì)每個(gè)成人基因組測(cè)序收費(fèi)9500英鎊，而對(duì)胎兒DNA進(jìn)行測(cè)序則會(huì)更貴。另外，還有一個(gè)技術(shù)問(wèn)題：胎兒基因組測(cè)序結(jié)果的精確度還不足以用于診斷。而且，從倫理上來(lái)講，這項(xiàng)技術(shù)在美國(guó)還是一個(gè)雷區(qū):當(dāng)胎兒還在子宮中，我們就知道了他的遺傳命運(yùn)，那么，我們會(huì)做出什么選擇呢？

華盛頓大學(xué)基因組科學(xué)副教授杰•申杜雷表示：“從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，在我們想明白是否我們應(yīng)該這么做之前，什么都可能發(fā)生。如果你已經(jīng)知道了胎兒的所有基因組信息，你會(huì)怎么處置呢？有很多問(wèn)題需要解決。”

申杜雷同Verinata的一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手Ariosa公司有合作。去年夏天，美國(guó)有兩家實(shí)驗(yàn)室展示了如何從孕婦的血液中獲取胎兒的DNA，申杜雷的實(shí)驗(yàn)室就是其中之一。他說(shuō)，目前進(jìn)行的這些針對(duì)胎兒的研究，包括他自己的研究，都是可以追溯的，研究樣本都在醫(yī)院保留著。申杜雷表示，他正在同斯坦福大學(xué)的醫(yī)生們攜手合作，在真實(shí)的妊娠過(guò)程中實(shí)施這一技術(shù)。換句話說(shuō)，最快在今年就會(huì)有第一例出生前就進(jìn)行過(guò)全基因組測(cè)序的嬰兒出生。

對(duì)胎兒的全基因組進(jìn)行測(cè)序

1997年，香港科學(xué)家盧煜明（音譯）發(fā)現(xiàn)，懷孕女性的血液中含有數(shù)萬(wàn)億個(gè)胎兒的DNA碎片。這些DNA來(lái)自于胎盤(pán)中已經(jīng)死亡和已被破壞的細(xì)胞。盧煜明估計(jì)，在母親血管內(nèi)自由漂流的DNA中，僅有15%的DNA屬于胎兒。快速DNA測(cè)序技術(shù)可以將這些碎片變成豐富的信息。

唐氏綜合征會(huì)導(dǎo)致智能障礙、體格發(fā)育落后和特殊面容，并可伴有多發(fā)畸形。為了篩查這種疾病，遺傳學(xué)家們一般利用顯微鏡對(duì)羊膜腔穿制術(shù)獲得的胎兒細(xì)胞中染色體的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)。如果在21號(hào)染色體上出現(xiàn)多余的副本，則意味著胎兒已被感染，會(huì)發(fā)生唐氏綜合征，面對(duì)這一診斷，65%的美國(guó)孕婦會(huì)選擇流產(chǎn)。

為了從幾毫升母親的血液中獲取羊膜腔穿刺術(shù)得到的信息，科學(xué)家們使用了首先由盧煜明提出的策略。他們對(duì)數(shù)百萬(wàn)個(gè)這樣的循環(huán)DNA片段（一般包括50到500個(gè)堿基）進(jìn)行隨機(jī)測(cè)序，隨后通過(guò)計(jì)算機(jī)程序?qū)⑦@些片段拼接在一起并同人類的染色體圖譜進(jìn)行比較。剩下的就是計(jì)算了：如果得到的信息超過(guò)組成21號(hào)染色體的數(shù)量，則說(shuō)明存在額外的副本，胎兒已經(jīng)罹患唐氏綜合征。這一方法很巧妙，因?yàn)槟赣H的DNA和胎兒的DNA是否混雜在一起無(wú)關(guān)緊要，而且，母親的DNA和胎兒的DNA有些部分可能一模一樣。同樣的方法也能用于檢測(cè)18號(hào)染色體和13號(hào)染色體的三體綜合征——都伴隨著X染色體的缺失或復(fù)制現(xiàn)象，所有這些均會(huì)導(dǎo)致胎兒的出生缺陷。

去年7月份，Verinata公司的科學(xué)創(chuàng)始人、斯坦福大學(xué)生物工程與應(yīng)用物理學(xué)教授、霍華德•休斯醫(yī)學(xué)研究會(huì)研究員斯蒂芬•奎克研究證實(shí)，除了追蹤多余的染色體副本以外，對(duì)孕婦血液中的胎兒DNA進(jìn)行測(cè)序可以揭示胎兒所有的遺傳代碼，所有的字母都包括。申杜雷的實(shí)驗(yàn)室和另外兩個(gè)中國(guó)的研究團(tuán)隊(duì)也在進(jìn)行同樣的研究。

利用母親血液中的這些DNA片段來(lái)重建包含有60億個(gè)堿基的胎兒基因組并非易事。科學(xué)家們需要進(jìn)行大量的額外測(cè)序工作來(lái)查看母親的基因。申杜雷表示，成本可能高達(dá)5萬(wàn)美元，而且，因?yàn)槌杀驹黾樱说膶?shí)驗(yàn)室終止了這一實(shí)驗(yàn)。

然而，這項(xiàng)研究表明，全基因組檢測(cè)可以作為一類通用檢測(cè)手段，不僅可以用于染色體數(shù)目異常篩查，也可以用于常見(jiàn)遺傳疾病的篩查。比如囊腫性纖維化或者乙型地中海型貧血——當(dāng)某人分別從雙親那兒遺傳了某個(gè)特定基因的破壞性版本，就可能罹患這一疾病。目前，大約有3000個(gè)這樣的病例，科學(xué)家們對(duì)病因已了如指掌。

還有大約200種其他病癥，包括某些類型的自閉癥，都由某些更大段的DNA復(fù)制或缺失所造成。基因組測(cè)序可以發(fā)現(xiàn)所有這些異常。

奎克表示，證實(shí)胎兒全基因組讀取的可行性不過(guò)是對(duì)基礎(chǔ)技術(shù)的“合乎邏輯的展開(kāi)”。然而，奎克和其他人不太確定的是，一種通用的DNA檢測(cè)最終是否能成為一種重要而常規(guī)的醫(yī)學(xué)手段，就像專門針對(duì)唐氏綜合征所進(jìn)行的測(cè)試那樣。奎克說(shuō)：“我們只是將它看成一種學(xué)術(shù)行為，純粹是為了好玩。但如果你問(wèn)我，你打算在小孩出生時(shí)就知道其基因組嗎？我可能會(huì)反問(wèn)你，為何要知道呢？”奎克表示，目前，他正在對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，以便醫(yī)生可以用較低成本來(lái)發(fā)現(xiàn)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域非常重要的基因。

問(wèn)題在于，現(xiàn)在人們還不知道醫(yī)生或父母是否真的希望獲得這些信息。Illumina公司的個(gè)人基因組測(cè)序技術(shù)就面臨過(guò)這一挑戰(zhàn)，2009年，該公司首次利用這一技術(shù)，給病人提供了全基因組測(cè)序結(jié)果。然而，這一服務(wù)現(xiàn)在并沒(méi)有興起。Illumina大約一天解碼一個(gè)基因組，用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域（大多數(shù)是罹患癌癥的病患，或罹患某些疑難雜癥的年輕人）。顯然，目前的情況是，收集DNA數(shù)據(jù)的能力已經(jīng)超越了對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行解讀的能力，也意味著測(cè)序能力超過(guò)了醫(yī)學(xué)需求。Illumina公司的首席技術(shù)官穆斯塔法•羅納弗表示：“證明基因組的實(shí)用性是這一技術(shù)繼續(xù)向前面臨的主要挑戰(zhàn)。”

為什么擔(dān)心？

Illumina公司的首席執(zhí)行官杰•弗拉特利主導(dǎo)了該公司對(duì)Verinata公司的收購(gòu)事宜。這名現(xiàn)年60歲的CEO通過(guò)將其他測(cè)序儀制造商遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在腦后，讓公司的年利潤(rùn)達(dá)到了11.5億美元。而且，去年，Illumina在他的主導(dǎo)下，成功抵制了全球最大的診斷公司羅氏公司提出的67億美元的惡意收購(gòu)。弗拉特利成功說(shuō)服了股東不要接受這一要約，他保證會(huì)使基因組學(xué)成為人們?nèi)粘Ｉ钪械囊徊糠郑瑥亩尮镜睦麧?rùn)節(jié)節(jié)攀升。

多年前，弗拉特利就預(yù)測(cè)說(shuō)，基因組測(cè)序會(huì)變成現(xiàn)實(shí)，而且，嬰兒在出生伊始就可以獲得自己的DNA測(cè)序結(jié)果。現(xiàn)在他認(rèn)為，這一切或許會(huì)更早實(shí)現(xiàn)，在母親懷孕時(shí)就知道。在基因組測(cè)序這個(gè)以瘋狂、諾言無(wú)法實(shí)現(xiàn)而著稱的領(lǐng)域，弗拉特利以冷靜且現(xiàn)實(shí)而著稱，他的預(yù)測(cè)常常成為現(xiàn)實(shí)。他說(shuō)：“技術(shù)本身并不是問(wèn)題，兩年內(nèi)就可以做到。但是，要想徹底商業(yè)化還遙遙無(wú)期，很多人本能地會(huì)有些負(fù)面反應(yīng)，并且他們的出發(fā)點(diǎn)還是好的。”

問(wèn)題在于，擁有更多與胎兒的特征有關(guān)的信息可能會(huì)讓醫(yī)生或者父母無(wú)所適從，他們無(wú)法理解某些信息，或許也不知道如何處理這些信息。而且，如果他們真的有所行動(dòng)，可能也會(huì)產(chǎn)生爭(zhēng)議。斯坦福大學(xué)生研究生物倫理的法學(xué)教授亨瑞•格利表示：“全基因組測(cè)序或許會(huì)打開(kāi)一個(gè)潘多拉的魔盒。有了全基因組信息后，你可能會(huì)尋找與筆直的鼻梁、卷曲的頭發(fā)有關(guān)的信息，但是，有多少父母會(huì)因?yàn)楹⒆訉?lái)可能禿頭而選擇流產(chǎn)呢？我認(rèn)為寥寥無(wú)幾，但也并非沒(méi)有。”格利表示：“在懷孕早期，6周到8周左右，醫(yī)生就可以在血管中探測(cè)出胎兒的DNA，因此，終止妊娠就變得相對(duì)簡(jiǎn)單。”

能引發(fā)公眾對(duì)優(yōu)生學(xué)憂慮的例子不勝枚舉。今年，Verinata公司使用染色體計(jì)數(shù)測(cè)試，開(kāi)始提供針對(duì)克萊里菲爾特綜合征的篩查，罹患這一疾病的男性可能擁有額外的X染色體，從而使病患的睪丸素降低，出現(xiàn)女性特征，患者不育的比例為千分之一。而且，這一疾病的癥狀可能并不明顯，這就使得罹患該疾病的人甚至意識(shí)不到它的存在。即便如此，約有一半的女性還是會(huì)選擇終止妊娠。如果Verinata的測(cè)試得到廣泛應(yīng)用，那么，更多女性將不得不決定是否做出這一選擇。

盧煜明認(rèn)為，隨著胎兒DNA測(cè)序技術(shù)的發(fā)展和完善，提供這種檢測(cè)的公司應(yīng)該限定自己只提供20種左右最常見(jiàn)的嚴(yán)重疾病的報(bào)告。盧煜明說(shuō)：“我們正在面對(duì)的挑戰(zhàn)是客戶在尋找什么樣的信息以及怎么給女性提供建議。我認(rèn)為，我們必須以符合倫理的方式來(lái)使用這一技術(shù)，而且，應(yīng)該限制對(duì)那些不會(huì)威脅生命的信息——比如某人在40歲左右時(shí)可能會(huì)罹患糖尿病——進(jìn)行分析。我們甚至不知道40年后的醫(yī)學(xué)會(huì)發(fā)展到什么程度，因此，做媽媽的有什么好擔(dān)心的呢？”

美國(guó)俄克拉荷馬州立大學(xué)的人類學(xué)家莫瑞斯•福斯特是Illumina公司倫理顧問(wèn)委員會(huì)的負(fù)責(zé)人，他表示，他和弗拉特利已經(jīng)對(duì)未出生嬰兒的全基因組測(cè)序進(jìn)行過(guò)討論。福斯特說(shuō)：“顯然，這是一個(gè)新生事物。我對(duì)Illumina的建議是只接受來(lái)自醫(yī)生的訂單，不向醫(yī)生提供測(cè)評(píng)，而我給醫(yī)生的倫理建議則要復(fù)雜和細(xì)致得多。”

醫(yī)療領(lǐng)域的專家們正試圖為如何處理成人基因組數(shù)據(jù)制定規(guī)則。而且，福斯特表示，產(chǎn)前基因組測(cè)序使醫(yī)生面臨的法律和倫理義務(wù)更加復(fù)雜。首先，成人能夠決定是否接受基因組測(cè)序，但未出生的嬰兒不可能做出決定和選擇，而且，這些信息可能影響終生。福斯特說(shuō)：“全基因組測(cè)序結(jié)果總會(huì)告訴你一些你根本束手無(wú)策的信息。與其阻止人們了解自己的遺傳信息，不如恰當(dāng)?shù)厝ダ眠@一技術(shù)，使其不會(huì)讓人們感到焦慮，也不會(huì)給家庭和醫(yī)療資源帶來(lái)負(fù)擔(dān)。”

如果有什么事值得福斯特?fù)?dān)心的話，那就是，他擔(dān)心人們可能會(huì)對(duì)基因寄望太高。他說(shuō)：“我認(rèn)為，最大的風(fēng)險(xiǎn)是對(duì)遺傳發(fā)現(xiàn)進(jìn)行過(guò)度詮釋——醫(yī)生認(rèn)為某個(gè)遺傳變異同糖尿病有關(guān)，你就認(rèn)為你可能會(huì)罹患糖尿病；沒(méi)有這個(gè)遺傳變異，你就不會(huì)罹患糖尿病。對(duì)于父母來(lái)說(shuō)，這樣的可能性看起來(lái)像確定性，即使事實(shí)并非如此。不過(guò)，如果孩子天生就有遺傳方面的風(fēng)險(xiǎn)，那么，父母會(huì)用不同的態(tài)度來(lái)對(duì)待孩子嗎？”

Illumina公司的醫(yī)學(xué)基因組實(shí)驗(yàn)室目前僅對(duì)成人或患病兒童的DNA數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。而且，其新收購(gòu)的Verinata公司僅僅進(jìn)行醫(yī)生們熟悉的改進(jìn)后的胎兒染色體測(cè)試。即便如此，因?yàn)楫a(chǎn)前DNA技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展速度非常快，弗拉特利認(rèn)為，社會(huì)需要制定某些新的法律來(lái)對(duì)其進(jìn)行管理。他說(shuō)：“法律規(guī)定你不能做什么會(huì)有很大幫助。”

但從另一個(gè)角度來(lái)說(shuō)，眾說(shuō)紛紜可能會(huì)阻礙基因組測(cè)序技術(shù)前進(jìn)的步伐。Illumina公司的墻上貼著2009年的一篇報(bào)道，弗拉特利在這篇報(bào)道中預(yù)測(cè)，2019年，所有的新生兒都將會(huì)擁有自己的全基因組測(cè)序結(jié)果，距離現(xiàn)在只有不足6年的時(shí)間。弗拉特利表示：“限制DNA測(cè)序技術(shù)發(fā)展和該公司前景的是社會(huì)學(xué)，唯一的限制是‘人們認(rèn)為何時(shí)或何地可以采用這項(xiàng)技術(shù)’。”

（七）3D打印技術(shù)：我的未來(lái)不是夢(mèng)

過(guò)去一年最流行的趨勢(shì)之一就是3D（三維）打印技術(shù)的發(fā)展和普及。許多公司現(xiàn)在開(kāi)始利用3D打印機(jī)，通過(guò)多層材料的積累來(lái)形成完整的產(chǎn)品或者部件。而麻省理工學(xué)院稱，通用電氣公司最近正采用3D打印技術(shù)來(lái)為新型飛機(jī)打印燃油噴嘴。

重要性：該技術(shù)可以降低復(fù)雜零件的制造成本，因此，有望讓很多制造領(lǐng)域煥發(fā)生機(jī)。

突破：全球最大的制造商美國(guó)通用電氣公司（GE）將使用3D打印技術(shù)為新型飛機(jī)上的發(fā)動(dòng)機(jī)打印一個(gè)關(guān)鍵的零部件——燃油噴嘴。

主要參與者：通用電氣航空公司（GE）、歐洲宇航防務(wù)集團(tuán)（EADS）、美國(guó)聯(lián)合技術(shù)公司（主要業(yè)務(wù)：航空航天）、普拉特•惠特尼集團(tuán)公司（美國(guó)最大的兩家航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造公司之一，也是世界主要的航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)制造商之一）。

3D打印技術(shù)也被稱為疊層制造技術(shù)，是一種最新的快速成型制造技術(shù)，其與激光成型技術(shù)一樣，都是采用分層加工、疊加成形，即通過(guò)逐層增加材料來(lái)生成3D實(shí)體。該技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需機(jī)械加工或制造出任何模具，就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件，從而極大地縮短產(chǎn)品的研制周期，提高生產(chǎn)率并降低生產(chǎn)成本。

3D打印機(jī)出現(xiàn)在上世紀(jì)90年代中期，它是一種利用光固化和紙層疊等技術(shù)的快速成型裝置。它與普通打印機(jī)工作原理基本相同：打印機(jī)內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦連接后，通過(guò)電腦控制把“打印材料”層層疊加起來(lái)，最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。這一技術(shù)如今在多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，人們用它來(lái)制造服裝、建筑模型、汽車等。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，3D打印機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)展。美國(guó)科學(xué)家已經(jīng)研發(fā)出了能打印皮膚、軟骨、骨頭和身體其他器官的3D“生物打印機(jī)”。人們還使用3D打印機(jī)來(lái)制造雕塑并修復(fù)雕塑，制造由塑料和聚合物制成的3D物體并打印出了食品。

盡管人們已經(jīng)用3D打印技術(shù)制造出了諸多產(chǎn)品，工程師和設(shè)計(jì)師們也利用其制造出了很多塑料模型，但像GE航空公司那樣，利用3D打印技術(shù)大規(guī)模制造燃油噴嘴這種金屬合金則是該技術(shù)的一個(gè)里程碑。因?yàn)椋M管對(duì)消費(fèi)者和小企業(yè)主來(lái)說(shuō)，3D打印技術(shù)并不陌生，但這一技術(shù)唯有用于制造業(yè)才能發(fā)揮最大的商業(yè)影響力。GE航空公司表示，這種噴嘴預(yù)計(jì)在2015年年底或2016年年初完成。每個(gè)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)需要10個(gè)到20個(gè)噴嘴，因此，在這3年內(nèi)，該公司每年需要制造出2.5萬(wàn)個(gè)噴嘴。

與傳統(tǒng)技術(shù)相比，GE公司制造噴嘴的新方法用到的原材料更少，因此可以降低公司的生產(chǎn)成本；而且，這一方法制造出的零件更輕便，可以更好地為飛機(jī)省油。傳統(tǒng)技術(shù)需要將大約20個(gè)小零件焊接在一起，這不僅耗費(fèi)大量人力，也會(huì)留下很多廢料。而新方法則使用鈷鉻粉末來(lái)制造這種零件——一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制的激光器朝這些粉末精準(zhǔn)地發(fā)射激光束，將金屬合金融化在合適的地方，制造出多個(gè)20微米厚的層。因?yàn)榧す饪梢圆煌Ｐ毓ぷ鳎孕路椒ǜ臁６遥录夹g(shù)對(duì)材料的利用效率也更高。

GE公司的其他部門和競(jìng)爭(zhēng)者都在密切關(guān)注這項(xiàng)技術(shù)。GE發(fā)電設(shè)備和水處理公司主要生產(chǎn)大型的氣體渦輪機(jī)和風(fēng)力渦輪機(jī)，該公司已經(jīng)確定了一些能用3D打印技術(shù)制造的零部件。GE醫(yī)療公司也研發(fā)了一種方法來(lái)打印變頻器——一種用在超聲波機(jī)器內(nèi)的昂貴的陶瓷探頭。而且，新技術(shù)處理的是計(jì)算機(jī)模型，因此，人們能設(shè)計(jì)出全新的形狀而不需要考慮目前制造上可能存在的局限性。GE公司的首席技術(shù)官馬克•尼特表示：“3D打印技術(shù)目前正在改變我們對(duì)公司的規(guī)劃，我們能制造以前無(wú)法完成的產(chǎn)品。”

GE公司的工程師們也開(kāi)始探究如何用3D打印技術(shù)制造其他合金，包括有些專門為3D打印機(jī)而設(shè)計(jì)的材料。例如，GE航空公司的研究人員正在嘗試鈦、鋁和鎳鉻合金。單個(gè)零件或許可以由多種合金制成，這讓設(shè)計(jì)師們可以采用鑄造無(wú)法做到的方式定制材料的屬性。比如，發(fā)動(dòng)機(jī)或者渦輪機(jī)上使用的葉片可以由不同的材料制造而成，因此，一端可以讓其強(qiáng)度達(dá)到最優(yōu)；而另一端則可以讓其抗熱性達(dá)到最優(yōu)。

所有這些仍然只是紙上談兵。現(xiàn)在，GE公司的發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴正在考驗(yàn)3D打印技術(shù)是否可以變革我們制造復(fù)雜的高性能產(chǎn)品的方式。

不僅如此，甚至已經(jīng)有人打算讓3D打印技術(shù)走出地球，進(jìn)入更廣闊的宇宙空間一展雄風(fēng)了。據(jù)報(bào)道，今年5月份，美國(guó)太空制造公司宣布，他們將與美國(guó)國(guó)家航空航天局馬歇爾航天中心合作，計(jì)劃在明年8月利用美國(guó)太空探索技術(shù)公司的貨運(yùn)飛船，將新研發(fā)的太空3D打印機(jī)送往國(guó)際空間站，供宇航員在軌道生產(chǎn)零部件。屆時(shí)，人類將首次實(shí)現(xiàn)在地球外制造物品。

太空制造公司表示，國(guó)際空間站現(xiàn)有的30%以上的備用部件都可由這臺(tái)3D打印機(jī)制造。這將是通往未來(lái)的重要一步，3D打印技術(shù)能增加太空任務(wù)的安全性和可靠性，同時(shí)，由于不必從地球運(yùn)輸，可降低太空任務(wù)的成本。