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科学家借蚕丝PLA复合材料来3D打印制造手术针和骨性支架

导读: 作为一种基于玉米的可生物降解塑料,PLA几乎用于每台桌面3D打印机上,但人们也在研究它的工业应用潜能,尤其希望用它来代替其它塑料,如ABS,因为它们通常基于石油,对环境有害。

作为一种基于玉米的可生物降解塑料,PLA几乎用于每台桌面3D打印机上,但人们也在研究它的工业应用潜能,尤其希望用它来代替其它塑料,如ABS,因为它们通常基于石油,对环境有害。

自2008年以来,Alan Lau教授及其研究团队一直在研究如何将PLA用于生物医学领域。现在在斯威本科技大学,Lau教授透露,他们已经准备好在生物体内测试添加有蚕丝的PLA复合材料。在这个阶段之后,这种专门设计的材料也许可用于临床试验,最终成为可用于人体的植入物。

替代有毒塑料和金属

用来将断裂的骨头钉在一起以及为身体提供支撑的医用植入物通常由金属(也即是不锈钢或钛)或高强度塑料(如PEEK)制成。虽然这些植入物能修复骨头,但其主要缺点是之后它们必须被去除。这既多了一次手术程序,带来了更多风险,也让骨骼变得脆弱。相比之下,PLA能被逐渐吸收到身体内,这使其成为一种很有吸引力的替代材料。

蚕丝:自然界中最强的纤维之一

蚕丝是自然界中最强的纤维之一,研究中,Lau教授将蚕丝纤维添加到PLA中,作为一个结构加强。开始时,PLA的GPa(压力单位,千兆帕斯卡尔)为3.21。当添加入蚕丝时,其强度增加了27%,达到4.08GPa,这样的强度已接近尼龙或MDF,但同时材料仍保持着可生物降解性。

3D打印蚕丝加强骨骼

目前,Lau教授的团队正在致力于用蚕丝PLA复合材料来制造手术针和骨性支架。Lau还设想通过3D打印和扫描技术来用该材料制造定制植入物。“现阶段我们取得了很大的成就,但还有很长的路要走,”Lau教授说。
佛罗里达大学和韩国也一直在研究蚕丝在3D打印材料中的应用。此外,美国凯斯西储大学(CWRU)已经将石墨烯纳米管添加到PLA中,使其更强大,从而可用于医学领域。

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