“反向”3D打印法以更快制造骨修复支架植入物
2021-06-02 21:45:08 作者: 来源:中关村在线
首先,所谓的“微型脚手架”是如何工作的?如果病人缺了一块骨头(由于意外或疾病造成),医生首先要做一个植入物,然后通过手术将其放置在应该是缺失骨头的地方。这种植入物具有类似于支架的三维微结构,由生物相容性、生物可降解材料制成。另外它还可能含有促进细胞生长的化合物。
由于植入物的内部结构跟自然骨相似,患者相邻骨组织的细胞逐渐开始迁移到植入物中,“栖息”在跟其相连的空隙中。这些细胞继续繁殖并取代支架材料。最终,剩下的就是纯天然的骨骼进而填补了之前的空白。
然而3D打印植入物是非常棘手的,因为空白区域的墙壁非常薄而且复杂--最常用的3D打印机上的打印喷嘴根本无法做到那样的细节。这正成为了新技术的切入点。
这种打印技术被称为NEST3D(全称Negative Embodied Sacrificial Template 3D)打印,由澳大利亚皇家墨尔本理工大学(RMIT University)和墨尔本圣文森特医院的科学家联合开发。该过程首先通过3D打印打印出脚手架的空白空间的负面模板,其由固体聚醋酸乙烯酯(PVA)胶水制成。一个普通的打印机喷嘴完全可以做到这一点。
在将该模板放入模具后,倒入生物相容/生物可降解的液体材料如聚合物来填充模板未占据的空间。一旦聚合物凝固,水就被用来溶解可溶性PVA胶。最后,模板消失,剩下的是形成脚手架的复杂的聚合物“骨架”。
除了在修复骨骼缺陷方面发挥作用外,这项技术还可以在实验室中种植替代身体部位等应用中得到应用。“使用一台普通的中高端3D打印机创造出如此复杂的形状是非常了不起的。这确实降低了进入该领域的门槛,并让我们离组织工程成为医学现实又近了一步,”首席科学家,RMIT的Cathal O'Connell博士说道。“
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