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丹麦Particle3D可吸收降解3D打印骨骼植入物

2020年3月12日,南极熊获悉,丹麦初创公司Particle3D开发了新的3D打印骨骼植入物。他们开创了一种新方法,用于3D打印轻巧的定制骨骼植入物,在缓慢消失之前与骨骼充分融合。这个技术感染风险低,并且植入物是量身定制的(该方法可能很快就会与宇航员一起进入太空!)。

定制的“生物墨水”创造了多种可能性

传统的植入物通常由不可降解的材料(例如聚合物或钛合金)组成。 Particle3D使用由磷酸三钙(TCP)粉末颗粒和脂肪酸制成的“生物墨水”。 TCP在重建手术中已经使用了数十年,但通常由外科医生从实体块手动雕刻成所需的植入物形状。例如,在刺激自然骨骼生长时,这种方法可能会限制TCP的好处。

Particle3D的工作过程,先扫描患者的骨头或将要放置植入物的区域。数据被输入计算机程序,外科医生和工作人员可以使用CAD计算机模型优化植入物设计。然后,定制的植入物由Particle3D打印并发送到医院进行植入。

3D打印TCP使该公司能够制造更多的多孔植入物。多孔结构允许植入物充当血管和天然骨骼生长的支架,并且随着植入物被天然骨骼替代,植入物会随着时间而降解。猪和小鼠的试验显示,在短短八周后,植入物中就会出现新的骨髓和血管。

3D打印和医疗保健

3D打印在医疗保健领域的使用与制造,逐渐从快速原型制作到大规模生产。

早期医疗保健中3D打印,使用案例包括在手术之前打印骨骼,身体部位和器官的3D模型,从而使外科医生能够在手术前更好地进行可视化和练习。

定制、降低成本、缩短上市时间和分布式生产是3D打印在医疗保健领域的优势。 3DP4ME就是一个很好的例子。它是一个非营利性组织,致力于将助听器带给发展中国家数百万目前用不起的人。通过3D扫描、3D建模和3D打印,这家非营利组织希望在未来五年内在约旦等国家/地区提供12,000种量身定制的助听器。

将药物储存在您的骨头内

对于3D打印骨植入物,好处之一是感染和术后并发症的可能性很小。考虑到植入手术的范围(通常需要切开皮肤以插入植入物),感染风险会限制手术和随后的恢复阶段。以后必须再次移除一些聚合物或钛植入物,这需要进行二次手术。植入物还可能导致并发症,例如肢体使用受限或慢性疼痛。

创建骨骼复杂的三维结构的精确副本,人体在康复时可以逐渐降解这种骨骼,这可以使患者免于二次的手术和永久性健康问题。

与传统植入物相比,Particle3D植入物还可以将药物存储在多孔材料中更长的时间。 传统的植入物通常在插入前先用抗生素包被,但这些会在手术后几天内磨损掉。

但是使用多孔TCP打印骨骼也有一些缺点。 它的抗压强度远低于某些人类承重骨骼(例如我们的大腿骨)的抗压强度。 抗压强度会随着时间的流逝而增加,但要达到手术前的强度水平可能还需要数年。

未来的3D打印骨骼?

其他几个小组也在研究类似的方法。在纽约大学医学院和纽约大学Langone Health医院,科学家们一直在开发3D打印支架植入物,可以帮助诸如颅骨畸形儿童等患者群体。早期的研究结果表明,术后6个月,多达77%的骨支架被天然骨吸收并被天然骨替代,并且新生长的骨骼与原始骨骼一样坚固。

但是,大多数研究小组发现自己和Particle3D处于同一阶段上,告诫人们在人类中使用该技术可能还需要几年的时间。部分原因是在3D打印供人类使用的生物材料方面的监管审批问题。通常医疗许可通常是一个漫长的过程,因此,真正应用到临床的时间可能更长。

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