大自然能释放加法制造的潜力吗?

如果“增材制造”的终极目标是找到一套通用的零部件，那么受大自然启发的小分子化学方面的最新进展可能已经让我们离未来世界更近了一步。

假设你去今晚回家，结果发现，在马桶水箱浮臂被打破了，你有一些意想不到的客人吃饭，你的母亲在法律需要新的眼镜和少年必须做出加州使命建筑物的比例模型明天前。

在添加剂的未来世界制造你将很难养出了一身汗，因为你将能够把你需要你的家3 d打印机，使一切：强烈的金属部件;清晰的丙烯酸类;餐饮;，当然，所有的这些微小的西班牙屋顶瓦片。

这真的没有那么牵强附会吧?事实上，所有这些东西今天都能制造出来(尽管速度很慢)，从引擎部件到假牙再到精心设计的主菜。目前大多数AM方法采用分子的化学混合物，并用紫外光或热将其催化成不同的分子结构，通常是相变;从液体变成固体。

这是建设新的融合层这种材料起来的背景下完成的。但是，通常，不同的产品需要不同的材料和类型的机器。可能是什么做的最好的立体，例如，可能无法与熔融沉积成型的工作这么好。我们缺少的是做各种各样的事情，而不改变原料或机器的类型的能力。

最大多样性最低的部分

当然，大自然是这一切的大师。模块化是她的中间名，mini/max模型总是在Bio Central运行。也就是说，最小的组成部分来获得最大的多样性，因为决定行为和性能的往往是一小部分组成部分是如何通过线性尺度排列的，而不是组成部分的数量。

还有，尽管如此，自然和科技之间的显著差异。一个最大的区别是在该天然材料创建的基本规模;另一个是保持持续制造所需要的持续的信息流。

最近的研究进展可能使我们更接近自然模型的第一个计数，规模。伊利诺伊大学香槟分校的一个研究小组对此进行了研究设计了一个单一的自动化流程从一组共同的积木中合成14种不同种类的小分子。

小分子如O2, N2和CO2在医学，生物研究和技术上有非常重要的用途。例如，大多数药物可以归类为小分子。

正如它们的公式所示，这些分子只有几个或几个原子相连。在本质上，它们被一次又一次地连接在一起，形成复杂的数组，并根据这些数组用于不同的任务。

例如，你体内的蛋白质，根据它们的排列来执行许多工作，从酶到转运体。伊利诺伊大学的研究小组研究了数千种化学结构，以识别基本模式。

如果他们能在基于这些模式更有效的方式将它们合成，然后定制化学的无数个小时可以消除许多非专业研究人员能够探索新的药物种类。

“大自然以同样的方式制造大多数小分子，”研究组组长马丁·伯克向phys.org报告说。伯克是一位化学教授，医学博士和霍华德休斯医学研究所的早期职业科学家。“有少量的构建模块被一次又一次地结合在一起，使用相同的化学物质以迭代的方式。(这些)构建模块一遍又一遍地出现，我们已经能够解剖出最常见的构建模块。”

道具的B电影？

为了生产他们已经建立了一个机器，这些基本的配方，看起来像一个科幻B电影的道具：小瓶和管与一个几乎可怕的复古外观机械比比皆是。该装置调制由分离和测序所需的步骤构建分子的过程。在加入所需要的成分的每个站，化学反应被诱导及其副产品冲走和产品保持在对于下一个步骤。

显然，研究人员面临的最大挑战是弄清楚如何持续地清除副产品并保留所需的分子。这是真正的“自底向上”的构造，就像大自然一样，研究人员能够将它们的基本部分连接起来，做出更复杂的阵列。

该研究小组报告了他们的发现在该杂志的3月13日发行科学他们已经证明了生产数千种化学物质的能力，其中大多数在几小时内就能生产出来。

伯克的希望，这将为企业发展开辟探索一个全新的世界，就像宏观尺度3-d印刷现在正在做：“远景是任何人都可以去一个网站，挑选他们想要的积木，指示其组装通过Web，以及小分子会得到合成和运输。我们还没有实现，但我们现在有向点播小分子合成的非专业人士的可操作的路线图。”

伯克建立了一家私人控股公司革命药品该公司从Third Rock Ventures获得了4500万美元的A轮融资，将这项技术商业化。

Infomatics和自动化

他们正在开发两种方法，这两种方法是伊利诺伊大学研究的成果，并获得了特殊的许可:用于识别基本结构模式或脚手架的信息学平台，以及用于公司原型设备的自动化过程。

该公司将利用这项新技术为制药市场快速制造候选化合物。他们的第一个目标是制造新的配方，以改善久经考验的抗真菌药物两性霉素B。

虽然这种天然化合物已经在临床上使用了50年，没有明显的耐药性，但它确实有一个限制剂量的副作用:过量会损害肾脏。伯克的团队已经证明，抗真菌机制可以与肾细胞损伤机制分离。该团队正在开发一种新的改良化合物，这种化合物可以在不损害人类细胞的情况下杀死真菌。

通过跟踪和分析性质的图案，然后简化这些流程，自下而上的方法来制造，这将扩大目前的长期和艰苦的定制化学品，这方面的发展似乎代表在医学领域的一个独特的里程碑。

我还认为，它可以提供一个模型更广泛的应用，并且可以代表的那种在你未来的家中，真正了不起的3 d打印机所需要通用的原料和加工的接近一步。

随着我们越来越善于在原子和分子的尺度上模仿自然，我们将在日常生活中看到更多的事情是这样做的。