代爾夫特研究人員使用多孔鐵進行3D打印可生物降解的骨植入物
魔猴君 行業(yè)資訊 1439天前
代爾夫特理工大學的工程師團隊已經(jīng)使用基于擠壓的3D打印來制造由多孔鐵制成的臨時性骨植入物。就像鎂或鋅一樣,多孔鐵是可生物降解的,這意味著它具有巨大的潛力,可以作為臨時的骨替代物,隨著新的骨骼再生長而降解。通過重新吸收到體內(nèi),臨時植入物可減輕長期發(fā)炎的風險,長期發(fā)炎通常與金屬(如鈦)制成的永久性骨植入物有關(guān)。
該研究的主要作者Amir A. Zadpoor指出:“與用于骨植入物的其他可生物降解金屬或聚合物相比,鐵具有很高的機械強度,從而可以設(shè)計和制造用于治療關(guān)鍵性骨的多孔結(jié)構(gòu)。
多孔鐵支架的SEM成像。圖片來自TU Delft 。
不太可能的技術(shù)選擇
乍一看,這似乎對使用鐵進行3D打印可生物吸收的骨植入物非常有意義。這種金屬被人體用來輸送氧氣,它加速某些酶反應,在免疫反應中起主要作用,并且是骨骼再生的關(guān)鍵成分。當查看鐵的最常見形式即散裝(致密)鐵時,就會出現(xiàn)此問題。與多孔鐵不同,散裝鐵由于其相對較小的表面積而具有非常低的生物降解率。不幸的是,先前用粉末床融合等技術(shù)3D打印多孔骨支架的嘗試已受到限制,主要涉及可及性,成本或孔隙率控制。盡管基于擠出的3D打印可以克服其中的一些障礙,但它通常是不適合最終用途醫(yī)療產(chǎn)品的低質(zhì)量零件的代名詞。
因此,代爾夫特團隊選擇嘗試他們自己專用的基于擠壓的設(shè)置。 Zadpoor補充說:“我們希望驗證采用基于擠壓的3D打印來制造多孔鐵的可行性,并探索解決散裝鐵的基本問題的潛力,散裝鐵具有非常低的生物降解率,同時還能保持其他重要特性(例如結(jié)構(gòu)完整性)和骨骼愈合期間的機械性能?!?nbsp;
3D打印,燒結(jié)和測試多孔鐵骨植入物。圖片來自TU Delft。
該小組的方法涉及將聚合物溶劑與鐵微?;旌?,制成復合油墨。一旦支架結(jié)構(gòu)被印刷,就將它們加熱以燃燒掉聚合物,從而留下鐵。然后將剩余的鐵結(jié)構(gòu)進一步熱處理以將其燒結(jié)成多孔固體。Zadpoor和他的同事將他們印刷的多孔支架浸入經(jīng)過特殊配制的模擬體液中,并確定了此植入物有很高的生物降解率,鐵每28天損失7%的質(zhì)量。研究小組還發(fā)現(xiàn)腐蝕發(fā)生在植入物周圍甚至內(nèi)部,但是它們的機械性能仍然與人體骨骼保持一致。
Zadpoor說:“我們已經(jīng)證實,基于擠壓的3D打印技術(shù)可以提供具有增強的生物降解性和仿骨機械性能的多孔鐵支架,從而有可能用作骨替代物?!毖芯康南乱浑A段涉及測試基于擠出的3D打印在其他更高級的與植入物相關(guān)的功能方面的潛力。這涉及注入納米生物陶瓷以促進骨骼生長,甚至注入抗菌劑以減輕手術(shù)后感染的風險。
體液浸沒前后的3D打印骨植入物。圖片來自TU Delft。
盡管鈦在很大程度上被認為是植入骨的首選金屬,但增材制造研究人員正在不斷證明其他材料對于該應用的適用性。去年下半年,斯科爾科沃科技學院的科學家開發(fā)了一種新穎的3D打印個性化陶瓷制成的骨植入物的方法。與Delft植入物非常相似,Skolkovo植入物具有大孔,使它們能夠更好地與有機組織融合。
在其他地方,研究人員先前已經(jīng)開發(fā)出了基于納米粘土的3D生物打印支架,用于輔助骨骼再生。向置換骨的支架中注入人骨髓基質(zhì)細胞和人臍靜脈內(nèi)皮細胞,進一步促進了骨的生長。
來源:https://www.3ddayin.net/xinwenpindao/guowaikuaidi/39939.html