清點(diǎn)最新醫(yī)用3D打印資料進(jìn)展都在這里

《3D打印世界》訊/ 3D打印解剖模型、導(dǎo)板和植入物將變成將來(lái)病人治愈特別是高難手術(shù)中不能或缺的一一些。依據(jù)美國(guó)消費(fèi)者技巧協(xié)會(huì)（CTA）和物流巨子聯(lián)合包裹服務(wù)（UPS）企業(yè)聯(lián)手公布的一份報(bào)表，2020年3D打印市場(chǎng)估計(jì)將增長(zhǎng)到210億美圓，而醫(yī)療設(shè)施將在這個(gè)增長(zhǎng)的市場(chǎng)中占15%的份額。有趣的是，最近美國(guó)食品和醫(yī)藥治理局（FDA）公布了對(duì)于3D打印醫(yī)療設(shè)施的原則草案，也就標(biāo)志著3D打印將成為醫(yī)療的一類主流技巧的進(jìn)程已然在加快，此中最最要害的環(huán)節(jié)便是所用資料能否擁有生物相容性并且能否能夠通過(guò)有關(guān)認(rèn)證許可，短期《3D打印世界》發(fā)掘在這方面已然有了部分新的進(jìn)展。

guidel!ne：通過(guò)FDA認(rèn)證的高強(qiáng)度醫(yī)用3D打印線材

guidel!ne 是由3D打印線材生產(chǎn)商Taulman3D開(kāi)發(fā)出一款最新線材，已然通過(guò)FDA和ISO 10993品級(jí)認(rèn)證，非常合適拿來(lái)生產(chǎn)擁有生物相容的3D打印醫(yī)療服務(wù)產(chǎn)品，含蓋手術(shù)工具和植入物。

這是一類基于PETG的資料，擁有透明、高強(qiáng)度的特征。其獨(dú)到的熱散布促使它的高熱打印功能優(yōu)秀，在進(jìn)行高熱打印的時(shí)候不會(huì)產(chǎn)生扭曲，能持續(xù)優(yōu)良的打印成效，應(yīng)用guidel!ne能夠隨便地打印出防水部件和空心管。

此外，因其能承受更高的打印熱度，因此能夠有效地成為醫(yī)用級(jí)尼龍的支持資料，它能供應(yīng)充足的粘附力生成機(jī)器支持，同時(shí)也較容易除去。

guidel!ne線材的規(guī)格如下：

拉伸強(qiáng)度：6850psi（高過(guò)他們最強(qiáng)的TECH-G）

斷裂伸長(zhǎng)率：5.9，有281469psi的模量

熱扭曲熱度：70

軟化熱度：100C

打印熱度：250C

DentalSG：用來(lái)牙科的擁有生物相容性的3D打印樹(shù)脂

Dental SG是由有名光固化（SLA）桌面型3D打印體制造商Formlabs短期頒布的首款生物相容性樹(shù)脂，專用來(lái)牙科。

Dental SG已然經(jīng)過(guò)1類資料認(rèn)證，牙醫(yī)能夠應(yīng)用DentalSG和該企業(yè)的Form 2 3D打印機(jī)打印訂制化的手術(shù)導(dǎo)板、培訓(xùn)模型、漂白托盤、牙架、矯正器等。

往往，醫(yī)用3D打印經(jīng)常需要產(chǎn)業(yè)級(jí)的設(shè)施，這對(duì)大多數(shù)的牙科試驗(yàn)室和診所來(lái)說(shuō)價(jià)錢和經(jīng)營(yíng)本錢難以承受，F(xiàn)ormlabs頒布的光固化桌面3D打印機(jī)并且通過(guò)認(rèn)證的樹(shù)脂資料促使他們?cè)谧陨淼膶?shí)驗(yàn)臺(tái)上就打印出自身所需的工具。

可吸收生物陶瓷資料可用來(lái)骨骼恢復(fù)

這是由歐洲的一個(gè)研發(fā)項(xiàng)目RESTORATION開(kāi)發(fā)出的可吸收生物陶瓷資料，可用來(lái)三類不同的運(yùn)用：下頜骨、脊椎和膝蓋。這資料能夠模仿骨骼構(gòu)造，況且能夠通過(guò)設(shè)計(jì)并3D打印出全面搭配植入部位的機(jī)器需要的植入物。另外，部分陶瓷還擁有生物活性，這標(biāo)志著它們能夠被身體十足吸收。

現(xiàn)在，因?yàn)橐讶猾@取了終極的成果，該項(xiàng)目如今將要完畢。可是部分協(xié)作同伴將借用其成果，在將來(lái)幾年外向市場(chǎng)頒布新的技巧。通過(guò)進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)，JRI Orthopaedics也許會(huì)在該項(xiàng)目已開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的根基上做進(jìn)一步的研究，締造出部分副產(chǎn)品，例如能夠用做骨填充的生物陶瓷，和一個(gè)用來(lái)治愈骨骼軟骨缺損的3D打印插頭等。

據(jù)理解，這類應(yīng)用“性能梯度生物陶瓷復(fù)合資料”3D打印的插頭（如上圖所示），是專門對(duì)于膝關(guān)節(jié)的，能夠供應(yīng)關(guān)節(jié)炎的初期干預(yù)。內(nèi)科醫(yī)師只要要一個(gè)微創(chuàng)手術(shù)技巧，該插頭便可搭配患者骨骼的力學(xué)功能，供應(yīng)及時(shí)的安穩(wěn)性，況且能夠通過(guò)細(xì)胞、蛋白、生長(zhǎng)因子和醫(yī)藥加強(qiáng)。

與此同時(shí)，該項(xiàng)目標(biāo)其它協(xié)作同伴含蓋Sagetis Biotech開(kāi)發(fā)出一類聚合物漿料，而Bionica Tech/COREP開(kāi)發(fā)的則是一類被稱為Spine-Ghost的骨誘導(dǎo)復(fù)合水泥，這兩類資料都能夠用來(lái)恢復(fù)斷裂的椎骨。另外還有部分技巧尚在成長(zhǎng)的初期階段，須要做進(jìn)一步的研發(fā)來(lái)到達(dá)商業(yè)化。例如一類嶄新的頜面骨折固定板的設(shè)計(jì)，并且能夠用來(lái)軟骨恢復(fù)的可打針資料等。

生物玻璃：代替軟骨的3D打印運(yùn)用

倫敦帝國(guó)學(xué)院（Imperial College London）和Milano-Bicocca大學(xué)的研發(fā)職員們已然開(kāi)發(fā)出一類生物玻璃資料能夠模仿真實(shí)軟骨組織的減震和承重性。它能夠通過(guò)特定的配方來(lái)表現(xiàn)出不同的特征。

科學(xué)家們期望可以用它來(lái)開(kāi)發(fā)植入物以代替椎骨之間受損的軟骨盤。軟骨是位于關(guān)節(jié)和脊椎之間的一類柔嫩的締結(jié)組織，這類組織遭到傷害以后很難恢復(fù)。科學(xué)家們相信，它也有也許刺激軟骨的細(xì)胞生長(zhǎng)，這在從前是不能能通過(guò)傳統(tǒng)的方法實(shí)行的。

據(jù)理解，這類生物玻璃是由硅和一類叫做聚己內(nèi)酯的聚合物構(gòu)成的。它可以表現(xiàn)出相似軟骨的參數(shù)，含蓋柔嫩、強(qiáng)韌、耐久而具彈性。它能夠通過(guò)一類可生物降解的墨水形態(tài)形成，促使研發(fā)職員能夠?qū)⑵?D打印成某種特定的構(gòu)造以督促軟骨細(xì)胞在關(guān)節(jié)內(nèi)的生成和生長(zhǎng)。

可優(yōu)化3D打印骨骼的資料配方

約翰·霍普金斯大學(xué)的研發(fā)職員4月18日在線刊登在《ACS Biomaterials Science & Engineering》雜志上的一篇論文，論文稱，每年都會(huì)有大概20萬(wàn)人由于出身缺點(diǎn)、創(chuàng)傷或手術(shù)原因須要改換頭部或者面部的骨骼。迄今為止，最佳的治愈計(jì)劃是從病人不擔(dān)當(dāng)肌體重量的腓骨上拿下一段骨頭，接著把它切成所需的外形接著植入準(zhǔn)確的位子?？墒窃撔ａt(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系副老師Warren Grayson博士認(rèn)定，這類方式不單會(huì)導(dǎo)致大腿創(chuàng)傷，況且因?yàn)殡韫窍鄬?duì)照較直，難以跟面部的曲線擬合得特別好。

為此，Grayson和他的隊(duì)伍期望搜到一類復(fù)合資料來(lái)3D打印骨骼支架，這類資料要可以將塑料的強(qiáng)度和可打印性與天然骨里存在的生物“數(shù)據(jù)”結(jié)合起來(lái)。終極科學(xué)家將聚己內(nèi)酯（PCL）——一類可降解聚酯與骨粉混合在一塊，這類骨粉是將牛膝蓋骨內(nèi)部的多孔骨骼剝離細(xì)胞以后粉碎制成的，結(jié)果標(biāo)明，骨粉含量為30%和70%的混合物表現(xiàn)超卓。

為了研發(fā)該支架能否可以刺激骨骼生成，研發(fā)職員通過(guò)吸脂術(shù)為支架增加人類脂肪源性干細(xì)胞，并將支架浸在缺少親骨成份的營(yíng)養(yǎng)養(yǎng)成基中。三周以后，在含有70%粉骨的支架上的細(xì)胞的基因活性比純PCL支架上生長(zhǎng)的細(xì)胞高于幾百倍，但在含有30%的骨粉的支架上的細(xì)胞的基因活性也較高。

固然"脫細(xì)胞"的牛骨已然被FDA核準(zhǔn)可用來(lái)臨床應(yīng)用，研發(fā)職員們說(shuō)，在此后的研發(fā)中，他們期望能測(cè)驗(yàn)人類骨粉，由于后者的臨床運(yùn)用更為全面。

研發(fā)職員應(yīng)用鈦鉭合金改善3D打印植入物的應(yīng)力吸收

因?yàn)槠涑康奈锔行阅芎涂箓魅拘?，鈦合金是生產(chǎn)類似膝關(guān)節(jié)/髖關(guān)節(jié)植入物如此的骨科裝置的主要選取。日前，來(lái)自新加坡科技研發(fā)局（A*STAR）的一個(gè)研發(fā)隊(duì)伍發(fā)掘應(yīng)用擁有有趣參數(shù)的鈦、鉭粉末能夠3D打印出擁有更好的應(yīng)力吸收本領(lǐng)的訂制植入物。

理論上說(shuō)，鈦、鉭元素構(gòu)成的合金是一定沒(méi)有問(wèn)題的，由于這兩類金屬都具有生物相容性，況且其機(jī)器參數(shù)要優(yōu)于純鈦。可是鉭金屬的熔點(diǎn)十分高（超越3000攝氏度），這就標(biāo)志著將鈦金屬成為可用來(lái)SLM技巧的球形金屬粉末在經(jīng)濟(jì)上根本不能行。而市場(chǎng)上常見(jiàn)的鉭粉往往是通過(guò)氣體霧化生成的長(zhǎng)條形粗拙微粒。

為了戰(zhàn)勝這一問(wèn)題，研發(fā)隊(duì)伍將這類粗拙的鉭金屬粉與此外一類市場(chǎng)上現(xiàn)成的微球形鈦金屬粉末混合在一塊。在將這兩類資料混合半天以后，他們觀測(cè)到這類混合物能夠鋪設(shè)得愈加勻稱，更便于SLM技巧應(yīng)用。顯微鏡試驗(yàn)揭露在混合以后鈦金屬的球形外形仍舊保留，這是該混合物可順利用來(lái)3D打印的要害。

研發(fā)職員估計(jì)，這類鈦鉭合金將可以加重“應(yīng)力遮擋”效應(yīng)，所謂的“應(yīng)力遮擋”效應(yīng)是指植入物的硬渡過(guò)高造成其臨近的骨骼得不到充足的力學(xué)刺激而造成骨質(zhì)放松的情況。