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最近,丹麥一家名為Particle 3D的創業公司,開發出了一種定制的3D打印植入物,不僅可附著在骨骼上刺激骨骼的自然生長,而且在完成工作后還會緩慢消失。與目前用于輔助骨修復的技術相比,這種新方法降低了患者發生感染的風險,且植入物的主要材料——被稱為“生物墨水”的磷酸三鈣(TCP)粉末和脂肪的混合物,也比外科醫生常用的聚合物或者鈦更適合人體環境。
之所以能有這樣的優勢,主要原因在于TCP的化學組分與人體骨骼十分相近,具有無變異性、良好的生物相容性等優點,因此已經在重建手術中使用了很多年。但在過去,受限于制造手段,TCP往往需要由外科醫生從實體塊手動雕刻成所需的植入物形狀。而現在,在3D打印的幫助下,醫務人員只需要對病人的骨骼或身體部位進行掃描,就可以利用CAD計算機模型來設計最適合個人的植入體,成功打印出來后就可以被運送到醫院由外科醫生進行植入。
成功永遠都不會是偶然的。早在數年前丹麥就已經結合“TCP”及“3D打印”進行了多次嘗試。2017年,南丹麥大學(SDU)生物技術專家Andersen教授領銜的科學家團隊用“TCP粉末+脂肪”的組合打印了一段骨骼,然后將其植入了小鼠的顱骨。這段人造骨“史上首次”成功騙過了小鼠的免疫系統,融入了小鼠的原生組織中。更棒的是隨后,它的內部還生長出了真正的骨髓。
正是有了先前的成功基礎,才有了這次突破性的成功。通過3D打印,科學家制造出了比傳統植入物更多孔的植入物。這些孔不僅可以將藥物存儲在內保留更長的時間,而還有助于植入物變身血管支架,支持骨骼的自然生長。而隨著天然骨骼在植入物上的生長,它們會慢慢地降解消失。如此一來,不僅降低了感染和術后并發癥的風險,而且還不需要像聚合物或鈦植入物那樣為了移除而進行二次手術。
目前科學家們已經在豬和小鼠身上做過測試,結果相當喜人,移植僅僅過了8周,新骨髓和血管就已經成功建立起來了。但使用多孔TCP打印骨骼也有一些缺點,就是它的抗壓強度遠低于某些人類承重骨骼(如大腿骨)的抗壓強度,從打印出來至達到手術前的強度水平可能需要數年,因此如何增強打印物的抗壓強度,應是以后醫用3D打印的一個重要課題。
來源:粉體圈