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3D打印最新材料集锦之生物医疗篇

导读: 3D打印技术的迅速发展也不断推动着对3D打印材料的要求,3D打印被用在各个行业中,例如医疗,生物,鞋业,汽车,建筑,航天等领域。

  3D打印技术的迅速发展也不断推动着对3D打印材料的要求,3D打印被用在各个行业中,例如医疗,生物,鞋业,汽车,建筑,航天等领域。特别在医疗及生物领域,对3D打印材料的要求显得非常高,因为用这些材料打印出来的产品是需要真正植入人体或进行无菌化生物实验的。而近期,国际上也出现了不少生物医疗领域的新材料,下面就让我们一起来看看吧!

  世界上首个3D打印生物材料研制成功

  增材元素——一个来自慕尼黑的增材制造创业团队,研制出了第一个完全生物性的3D打印材料。3D打印可用的材料是基于化石或有限的资源来制造的,这些材料可能带来健康风险还有昂贵的处理过程,所有这些限制将被新的材料改变。

  “开发一个生态的无可挑剔的并且对健康无害的材料体系一直是我的梦想。十一个月的研究和开发之后,我们成功了。我们对我们的环境做出了贡献,并改变了增材制造的生产方式,这使我们很自豪“增材元素的研发主管Johannes Günther说。该材料系统仅仅包含惰性资源和FDA所批准的商品。此外,该粉末是100%可回收的,被制造的产品可以非常容易地处理。相对于传统的材料来说,这一点是该材料额外的优点。该粘合剂喷射过程可一次打印达4米高的产品部分,这使它在室内,建筑和家具制造中可以完美地应用。“我想将3D打印长时间地引入商业。新的材料体系将最终实现在我的工业领域使用该技术的目标。”于尔根鲍姆加特纳解释说,他是店铺装修公司“于尔根鲍姆加特纳”的所有者和增材元素的合作伙伴。

  材料系统将在今年晚些时候推出。增材元素不仅售卖材料,同时也支持其客户踏入增材制造的第一步,并解答其有关生产的局限性和可能性的问题。“我们要面对的客户,不必在3D打印行业有很多经验,像建筑师店钳工,室内设计师或其他行业的人一样。因此,有必要提供一个全方位的服务。“增材元素的创始人蒂洛克莱默解释道。他们将不断进步直至销售触动系统进行优化并适用于最大的3D打印设备为止。另外,增材元素正在研究能够适合特殊用途的不同表面处理的材料。这个研究将与他们的合作伙伴Trindo和DyeMansion一起进行,材料当然100%的生态。

  科学家开发出能替代软骨的可3D打印生物玻璃

  日前,英国科学家开发出了一种材料,这种材料可以模仿软骨并有可能刺激它重新生长。软骨是位于关节和脊椎之间的一种柔软的缔结组织,这种组织受到损伤之后很难修复。来自伦敦帝国学院(Imperial College London)和Milano-Bicocca大学的研究人员们已经开发出一种生物玻璃材料可以模拟真正软骨组织的减震和承重性。它可以通过特定的配方来表现出不同的特性。科学家们希望能够用它来开发植入物以取代椎骨之间受损的软骨盘。研究人员还通过让生物玻璃制品在办公桌上弹跳展示了其减震特性,这种特性类似于软骨缓冲我们的骨头的方式。

  科学家们相信,它也有可能刺激膝盖的软骨细胞生长,这在以前是不可能通过传统的方式实现的。据了解,生物玻璃是由硅和一种叫做聚己内酯的聚合物组成的。它能够表现出类似软骨的属性,包括柔软、强韧、耐久而具弹性。它可以通过一种可生物降解的墨水形式生成,使得研究人员可以将其3D打印成某种特定的结构以促进软骨细胞在关节内的形成和生长——类似于它们在试管中所表现出的那样。另外,当受到损伤时,它还显示出自愈的特性,这一特性使其很适合用作可靠的植入物,而且当它以墨水的形式存在时更容易3D打印。

  而且,研究团队已经开发出了一种配方,可以为那些椎间盘受损的患者提供一种替代的治疗方案。当脊柱的软骨退化时,会给患者造成很大的痛苦,当前比较常见的治疗方案是融合椎骨,但是这种方法影响到了病人的活动能力。

  科学家们认为,他们能够开发出合成的生物玻璃软骨椎间盘植入物,其具有与真正软骨相同的力学性能。研究团队还开发出了另外一种配方,以改善膝盖软骨受损患者的治疗。当前,外科医生能够做到的只是创建一种疤痕样组织来修复受损的软骨,但是大多数患者最终还是要接受关节置换,从而降低了其活动能力。研究人员的目标是使用其生物玻璃“墨水”3D打印出微小的可生物降解支架。这些可生物降解支架将提供一个复制膝关节真正软骨结构的模板。当这种支架被植入后,生物玻璃的结构、刚度、化学特性会刺激软骨细胞通过细微的孔隙生长。科学家们的设想是,随着时间的推移,支架会在人体内安全降解,在原有的位置留下新的软骨,这种软骨具有类似原始软骨的机械性能。

  伦敦帝国学院材料系的Julian Jones教授是该生物玻璃材料的开发人员之一,他介绍说:“生物玻璃从上世纪60年代就已经出现了,最初是在越南战争期间帮助治愈退伍军人。而我们的研究表明,其最新的柔性版本可以用作类似软骨的材料。”目前,该研究团队已经获得了来自英国工程和物理科学研究理事会的资助以帮助他们将研究推进到下一阶段。未来他们将在实验室里对该技术进行一系列测试,并开发出一种手术方法来植入该植入物。他们还将与一些企业伙伴一起开发针对这种材料的3D打印技术。

  来自 Milano-Bicocca大学的Laura Cipolla教授补充说:“我们使用生物纳米材料、蛋白质和碳水化合物的化学改性技术,设计出了一种新的化学方法,该方法迫使有机成分聚己内酯以一种稳定的方式与无机成分硅结合在了一起。不过这项技术的两个应用(即膝关节和椎间盘)在到达临床应用之前仍然有大量的监管障碍需要克服。研究团队预计这两种技术要真正进入市场估计还需十年时间。他们已经与Imperial Innovations共同申请了专利,后者是伦敦帝国学院的技术商业化合作伙伴。

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