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TU Delft推出使用独特性能创新混合生物材料的3D打印髋关节植入物

导读: 过去几年来,3D打印已经对假肢和其他医疗器械的创建产生了严重的影响,随着技术的进步,3D打印技术将会持续下去。

  过去几年来,3D打印已经对假肢和其他医疗器械的创建产生了严重的影响,随着技术的进步,3D打印技术将会持续下去。新材料的开发应该是一个特别重要的因素,生物材料由于其有机基础提供了全方位的优势。TUDelft的一个研究小组最近创建了新的生物超材料,由于其独特的重要特性组合,显示了未来3D打印髋关节植入物的发展前景。

  TU Delft推出使用独特性能创新混合生物材料的3D打印髋关节植入物

  植入物松动是可能影响医疗装置的长期有效性的问题之一,特别是对于臀部区域的装置。到2020年,全世界髋关节假体的数量预计将达到每年250万个,而按照目前的技术,约10%的假体将在术后10年内不再具有固定作用。由AmirZadpoor领导的TUDelft团队开始通过3D打印植入物来解决这个问题,这种植入物将会更加永久地固定住两种类型的生物超材料,一个是传统的生物超材料,而另一个是所谓的拉胀生物超材料。

  TU Delft推出使用独特性能创新混合生物材料的3D打印髋关节植入物

  元生物材料是所谓的超材料的生物医学变体,是在自然界中显示不存在特征的材料。拉胀变形的特殊之处在于它们具有负的泊松比,这意味着拉伸时它们变得更加垂直于施加的力。根据Zapdoor的说法,“采用简单的几何形状设计,并采用钛金属打印的Auxetic超生物材料,在压力作用下展现出独特的扩张力学性能,这使其非常适合用于与之相反的材料。髋关节植入物行走时,假体会受到各种力量的作用,假体一侧的压力太大,可能会脱离骨头,这是非常不可取的。”

  3D打印的混合假体髋关节植入物结合了一种材料,当拉伸时变厚,而另一侧变薄。这种双泊松比组合将提高植入物周围骨骼生长的机会,这意味着它们将被更安全地固定到位。对植入物施加的非自然力也将减小,使得植入物不太可能被侵蚀。

  TU Delft推出使用独特性能创新混合生物材料的3D打印髋关节植入物

  目前,植入物尚未进行临床试验。到目前为止所进行的实验涉及对模拟骨样材料(具有骨的机械特性的特殊泡沫)所包围的植入物的垂直压缩。该力类似于施加在人体植入物上的应力。由于这种压力,新的植入物膨胀,导致两侧的骨周围受到压迫。当植入物最终用于人体时,正是这种压缩将确保改进的植入物固定。据悉,该研究结果已经发表在英国皇家化学学会同行评议期刊“MaterialsHorizons”上,论文标题为“合理设计的元植入物:拉胀和传统的元生物材料的组合”。

  TU Delft推出使用独特性能创新混合生物材料的3D打印髋关节植入物

  该项目的下一步将是更详细地探索材料的属性,与各个学术医院的研究人员密切合作。莱顿大学医学中心的医学教授和整形外科医生RobNelissen对TUDelft研究团队发现的潜力充满热情:“髋关节植入物领域的创新是急需的,而Zadpoor教授的新方法当然也有可能延长植入物的寿命。为了确保患者的质量安全改善,从患者的3D测量开始阶段性介绍是必要的。”


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