一項新的 3D 打印技術突破為包括定制植入物和心臟繃帶在內(nèi)的各種醫(yī)療應用打開了大門。科羅拉多大學博爾德分校的研究人員與賓夕法尼亞大學合作，開發(fā)了一種能夠生產(chǎn)堅固且靈活的材料的 3D 打印方法，該材料能夠適應人體特定的需求。

用于醫(yī)療用途的創(chuàng)新材料

由科羅拉多大學博爾德分校生物前沿研究所的杰森·伯迪克教授領導的團隊創(chuàng)造了一種能夠承受心臟持續(xù)跳動、耐受關節(jié)壓力并適應不同形狀和尺寸的材料。他們的研究結果發(fā)表在 8 月 2 日的《科學》雜志上。

“心臟和軟骨組織相似，它們自我修復的能力非常有限。一旦受損，就無法逆轉，”伯迪克說?！巴ㄟ^開發(fā)新的、更具彈性的材料來增強修復過程，我們可以對患者產(chǎn)生重大影響?！?br/>

伯迪克實驗室的研究助理馬特·戴維森展示了一種設計用于各種醫(yī)療應用的 3D打印材料。

受自然啟發(fā)的創(chuàng)新

傳統(tǒng)的生物醫(yī)學設備通常是大批量生產(chǎn)的，缺乏個性化植入物的靈活性。3D 打印通過能夠創(chuàng)建定制形狀和結構提供了解決方案。與傳統(tǒng)打印機不同，3D 打印機使用塑料、金屬甚至活細胞等材料逐層構建物體。

水凝膠常用于制造隱形眼鏡，一直是人工組織和植入物的一種有前途的材料。然而，傳統(tǒng)的 3D 打印水凝膠在壓力下經(jīng)常失效，要么拉伸時斷裂，要么壓力下開裂。

伯迪克的團隊從蠕蟲身上獲得了靈感，蠕蟲通過纏繞自己形成堅固而靈活的“球體”。通過模仿這種長分子鏈的纏繞，他們開發(fā)了一種稱為 CLEAR（連續(xù)光照氧化還原引發(fā)固化）的新打印方法。

卓越的韌性和粘附性

測試表明，用 CLEAR 打印的材料比傳統(tǒng)3D打印方法制造的材料更耐用。一位研究人員甚至用自行車碾過一個樣本，證明了它的強度。此外，這些材料很好地粘附在動物組織和器官上。

“我們現(xiàn)在可以 3D 打印出足夠堅固的粘合材料來機械支撐組織，”伯迪克實驗室的研究助理馬特·戴維森說。

轉變醫(yī)療護理的潛力

伯迪克設想這些材料可用于修復心臟缺陷、將再生組織的藥物直接輸送到器官、支持軟骨，甚至用無針選項取代傳統(tǒng)縫合線，以最大限度地減少組織損傷。

該團隊已申請臨時專利，并計劃進一步研究組織與這些新材料的相互作用。

除了醫(yī)學領域，該方法在研究和制造領域也具有潛在應用，通過消除硬化零件所需的額外能量，提供了一種更環(huán)保的 3D 打印工藝。

“這是一種簡單的 3D 加工方法，人們最終可以在自己的學術實驗室和工業(yè)中使用它來改善各種應用材料的機械性能，”伯迪克實驗室的研究員、賓夕法尼亞大學生物工程系博士生阿比謝克·丹德說。