3D打印实现可生物降解多孔义耳制备,并可用于其他软骨植入体

发布日期:2022-01-10 浏览数:671 次

近日,以色列某高校研究团队与医疗组织合作,以生物可降解材料为原材料,使用3D打印的方法成功制造了人外耳廓多孔支架,并采用患者字体细胞生长出的软骨组织制备了人工义耳。迄今为止,患有小耳畸形的儿童不得不接受痛苦的肋软骨移植手术,并等到 10 岁才能对未发育的耳朵进行手术重建。3D 打印义耳的方法可以从 6 岁开始使用,而且侵入性要小得多。

研究团队首先使用CT 扫描获得特定患者耳支架的结构进行建模,并发送至3D打印机进行制备,以获得最适合个体患者的最佳支架结构。设计的多孔材料使用于软骨重建的软骨细胞和间充质干细胞更容易附着在基体支架上,实现软骨的稳定生长并最终溶解3D打印人工支架。此方法成功在小鼠上进行了成功的实验,证明了 3D 打印耳廓的可行性。“移植物整合成功,假耳显示出良好的生物力学功能,”研究人员宣布。

就像3D 打印的义眼一样,该方法对小耳畸形儿童来说会温和得多,因为它不涉及痛苦的肋软骨移植物。它也可以应用于年仅 6 岁的患者,而不是像通常采用的方法那样等到孩子10岁。根据该项目的一位负责人的说法,该技术可能会让她的团队最终转移到其他涉及软骨重建的 3D 打印身体部位。

研究中的挑战之一是找到一种合适的 3D 打印方法,因为制造耳朵需要使用可生物降解的材料,这些材料在体内分解而不会对其造成伤害,但具有极其精确的外部结构和小孔。当前的研究成功已经实现了这些要求,他们预估该技术可以通过调整、定制来适用其他应用,例如鼻腔重建和各种骨科植入物的制造。

            外耳廓支架模型、3D打印外耳支架以及软骨细胞

山东中科先进技术研究院与青岛博瑞科合作成立的微纳米3D打印与智能制造工程中心长期致力于生物医疗领域的全三维服务,不仅具有基于选区激光熔化技术(SLM)的金属3D打印机可以用于常规生物医用金属材料的3D打印,另有基于光固化的陶瓷3D打印机(Lithography-Based Ceramics ManufacturingLCM)可以实现具有复杂结构(多孔结构、功能性梯度结构)生物医用陶瓷器件的3D打印,如图2所示为程中心联合骨科医院研发的使用氧化锆/羟基磷灰石复合材料椎间融合器。LCM 3D打印技术甚至可根据病患需求实现金属和陶瓷的复合打印,实现骨科器件结构-功能一体化设计。除3D打印设备外,工程中心同时具备3D-DIC全场形变表征可以对复杂形状构件在多场耦合条件下下进行力学行为非接触表征,提供构件在模拟真实服役条件下的全场应变信息,从而进一步指导构件设计,加速产品迭代。

工程中心联合骨科医院研发的使用氧化锆/羟基磷灰石复合材料椎间融合器


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