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近日,丹麦初创公司Particle 3D开发了定制的3D打印骨骼植入物,该骨骼植入物附着在骨骼上以刺激骨骼自然生长,并在工作完成后消失。

与目前骨骼修复的技术相比,该技术降低了患者发生感染的风险,并通过调整磷酸钙的含量使其适合人体,增强了磷酸钙的积极作用。在医疗保健领域,3D打印技术已开始取代许多领域的传统工艺。

3D打印技术在人骨修复中的兴起

2019年,西北大学和伊利诺伊州立大学芝加哥分校的研究人员成功地使用了超弹性骨骼(一种可以通过3D打印轻松制造的合成材料)来加速颅骨缺损大鼠的骨骼再生。

人们认为这种材料具有巨大的潜力,可用于人类的头骨重建以及其他骨骼的修复。这项工作证明了3D打印在人体骨骼修复中具有巨大的潜力,以往人体骨骼工作通常是具有挑战性的,并且会对治愈的患者产生重大影响,有时甚至造成永久性损害。

在过去几年中,3D打印技术在医疗保健领域的使用迅速增长。它的使用遵循了与制造业类似的方式。首先,它最初主要用作快速原型制作的辅助工具,而如今,它已被用于全面生产,并用于建立改进的技术和新方法。

3D打印在医疗领域首次使用时,主要依靠打印骨骼、身体部位甚至器官来帮助外科医生满足可视化要求,而通过可视化要处理的关键组织可以帮助医生做好手术准备。

现如今随着3D打印技术的发展,人们发现3D打印技术被用于打印特定的工具的潜力,然后再打印出医学解决方案,比如骨骼植入物,甚至有研究正在探索如何在不久的将来使用3D打印来生产人体部位。现在,科学家已经在促进骨骼修复的骨骼植入物中使用了高级3D打印技术。

3D打印磷酸三钙TCP

通常,外科医生会使用由聚合物或钛制成的植入物,将这些不可降解的材料插入体内,以帮助骨骼正确修复。

而丹麦的这家初创公司开发了一项创新,旨在大大改进这种方法。Particle 3D公司使用磷酸三钙(TCP),该磷酸钙已在重建手术中使用了很多年。传统上,TCP是由外科医生模制在骨头上的,这要由外科医生决定,以将基材雕刻成最佳的植入物形状。

Particle 3D公司科学家已经使用TCP颗粒和脂肪酸来制造一种“生物墨水”,该墨水可以刺激骨骼的自然生长,但随着时间的推移会降解,在工作后会从体内消失。

该过程始于需要扫描植入物的患者骨头或身体部位,然后将来扫描的数据输入计算机程序,外科医生和医务人员在这里使用CAD计算机模型来帮助他们设计针对个人的最佳形状的植入物。然后,通过特殊的“生物墨水”由Particle 3D打印此定制的植入物,并运送到医院,由外科医生将其插入。

使用TCP进行3D打印的过程使Particle 3D可以创建比传统植入物更多孔的植入物,这有助于植入物充当血管的支架,支持自然的骨骼生长。随着天然骨骼在植入物上生长,它们会缓慢降解。科学家在猪和小鼠上测试了该方法,并报告了积极的发现,表明植入后仅八周就建立了新的骨髓和血管。

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