生物学家面临的最大挑战之一是通过拯救濒临灭绝的动物来保护世界脆弱的生物多样性。我们都听说过最著名的例子，如黑犀牛、山地大猩猩、非洲森林象、猩猩，当然还有玳瑁海龟，但国际自然保护联盟评估有超过 41,000 个物种面临灭绝威胁（ IUCN），名单上还有更多。仅在美国就有 1000 多种濒临灭绝或受到威胁的物种。

在医疗领域上，3D打印技术能够救助人类，我们可以借助3D打印技术进行更换器官、等比例打印3D模型进行手术模拟等等，提高了疑难杂症的治愈率以及在手术台上手术的成功率。对于救助受伤的动物方面，成熟的3D打印技术成为了人类最大的突破点，看到用3D打印技术救助的动物又活蹦乱跳后，我认为这应该是站在食物链顶端的人类最值得骄傲的一件事。同样，面对海洋生物的濒临灭绝，3D打印也伸出“援手”。

通过3D打印技术求助再次行走的海龟

弱肉强食这个词语，在没有人类之前就是大自然规定的一个定律。人们在工作中会被成绩好，表现好的同事所取代，在动物界，弱小的动物就是要受到天敌甚至是强者的攻击。正如我们经常看到的，3D打印往往被作为一种工具，以帮助人和动物更好地生活。多亏了专家们的奉献精神和快速原型技术，在动物王国里，一些鸟类、狗、猫、马，甚至海龟都有第二次舒适生活的机会。

Uga是一只海龟，它的两条后腿受伤严重，被带到一家意大利的兽医诊所，兽医们认为它遭到了大老鼠的攻击。在对这只海龟进行了最好的治疗后，诊所的工作人员修复了它的一条腿但另一条腿却被迫截肢，因此很遗憾这只海龟不能走路了。幸运的是，Uga得到了十分具有创新精神的兽医的照顾。为了帮助Uga，兽医向当地的3D打印中心寻求帮助，看看他们是否可以为这只受伤的海龟设计并制作一个假肢装置。3D打印中心收到了求救邮件，对这个项目很感兴趣并用3D打印技术进行了测试。

第一步是测量Uga以便自定义安装假肢装置。这包括制作龟壳的石膏模型以及对龟壳进行3D扫描以产生一个准确的数字图像。假肢装置的概念是构建一种带有两个轮子的推车，可以利用磁铁舒适地安装在龟壳上。在有了设计方向后，使用Zortrax M200 3D打印机，3D设计师们开始了工作。

当然，设计过程中包括了一些失败或不完善的原型，经过不断调整后最终的修复设计被制作了出来。最终设计是用黑色的Z-ULTRAT材料打印的，用两块钕磁铁连接到了龟壳上，可以被轻松拆卸和组装。

Uga安装上了新的3D打印假肢后，这只海龟迈出了它的第一步。

3D打印的混凝土帮助恢复真正的珊瑚礁

即使海洋酸化等环境因素能够得到解决，被摧毁的珊瑚礁仍然需要一些帮助才能重新生长。这就是被称为3D Innoreef的“乐高式”系统的作用所在。由泰国朱拉隆功大学开发的3D Innoreef由3D打印的混凝土模块组成，其外观和功能都与天然珊瑚礁的碳酸钙“骨架”相似。

三组模块被放置在海底并连接在一起--就像乐高积木一样--在那里它们作为自由游动的珊瑚幼虫（称为planulae）的单一 “栖息地”发挥作用。一旦这些幼虫在模块的角落和缝隙中建立了自己的位置，它们就开始生产碳酸钙，基本上在混凝土替身上面建立了一个真正的珊瑚礁。

为了给幼虫提供动力，研究人员在混凝土的表面预先涂上了磷酸钙，这对珊瑚的生长至关重要。这一策略似乎很有效--自2020年以来，在泰国春武里府沿海安装的几个Innoreefs上，发现珊瑚的生长速度明显快于天然珊瑚礁上的珊瑚，每年约为3至4厘米（1.2至1.6英寸）。

作为一个额外的好处，建在Innoreefs中的洞和空洞为鱼类、无脊椎动物和其他动物提供了藏身之处，鼓励它们回到恢复的珊瑚礁中。此外，珊瑚礁健康监测传感器可以安置在模块内--科学家们已经将Innoreefs改造成 “智能站”，监测水温、pH值和潮汐力量等因素。

正在进行的研究现在将集中于降低模块的成本，并使其更加现实。应该指出的是，其他小组正在进行类似的项目，其中包括用陶土和实际的碳酸钙制成的幼虫寄生珊瑚状结构。

“即使大自然已被大幅破坏，人类仍然可以通过创新来恢复和再造它，”项目负责人Nantarika Chansue博士说。“我们希望Innovareef将成为恢复海洋生态系统的一个更好的选择，刺激当地的经济、渔业和生态旅游。”

3D打印技术拯救濒临灭绝的淡水贻贝

现在，为了拯救一组淡水贻贝，来自佛罗里达自然历史博物馆和史密森学会国家自然历史博物馆的科学家和成像专家联手使用3D打印技术来帮助保护淡水贻贝。

为何要保护？

淡水贻贝实际上是世界上最濒危的物种之一。史密森学会双壳类（一组海洋和淡水软体动物）馆长约翰·菲弗 (John Pfeiffer) 解释说，尽管美国是淡水贻贝生物多样性的重要热点地区，但“该国的许多淡水贻贝面临灭绝的危险。大约三分之一的物种受到《濒危物种法》的保护，另外 30 个物种据信最近已经灭绝。” 考虑到贻贝对溪流和河流的健康至关重要，因为它们具有过滤能力，可以清除周围环境中的藻类、多余的营养物质和重金属，并且能够稳定密集群落的河床，因此它们的灭绝对其生物群落来说可能是灾难性的。所以，这是最新的努力。

3D打印技术如何帮助拯救淡水贻贝？

从本质上讲，使用3D打印技术来帮助拯救淡水贻贝将有两个作用。第一，以教育为中心。保护任何物种的一个关键部分当然是让公众意识到它们的存在，并直接交到试图保护它们的生物学家手中。因此，国家保护培训中心正计划创建贝壳的3D打印，以加强向全国各地的保护专业人员以及普通公民提供的淡水贻贝识别课程。这一点至关重要，因为随着贻贝数量的减少，寻找用于关键研究的参考标本似乎越来越困难。

但物理3D打印并不是保存这些稀有物种的唯一方法。该项目的另一个关键部分是使用摄影测量创建数字模型，以在数字3D图书馆中构建全面的馆藏。菲弗指出：“有些标本极其罕见或脆弱，几乎不可能拥有全面的参考资料来帮助培训人员。因此，我们想出了创建一个数字3D图书馆的想法，通过将所有美国物种直接放在您的指尖，可以改善对标本的获取。”

事实上，这并不是第一次使用摄影测量来实现此目的，摄影测量可以将单个样本的多张照片拼接在一起形成3D合成图像。文化遗产研究，例如“扫描世界”等项目背后的研究，或最近为保护复活节岛头像所做的努力，很快就采用了3D模型作为促进访问重要文化和历史古迹的一种方式。现在，这种淡水贻贝也采用了同样的工艺。

幸运的是，佛罗里达博物馆拥有目前使用的最快、最高效的摄影测量设备之一，并对其进行了进一步改造，以便同时从多个角度进行拍摄。为了拍摄图像，标本被放置在灯箱内的自动转盘上，并在旋转过程中以编程的间隔拍摄照片。然后将其翻转，使下半部分也能成像，从而捕获完整的 360 度覆盖范围。

国家保护培训中心课程负责人马修·帕特森 (Matthew Patterson) 总结道：“这个项目非常令人兴奋，因为它提供了机会教授野外生物学家和公众如何识别所有原产于美国的淡水贻贝物种，包括几乎所有种类的淡水贻贝。100个物种被列为受威胁和濒危物种。所有这一切都将在 2023 年发生，届时《濒危物种法案》将迎来 50 岁生日。”

文章来源： 未知大陆，PConline太平洋科技，中国工程科技知识中心，cnBeta