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磷酸三钙(TCP):3D打印骨骼植入物的新宠儿
2020年03月25日 发布 分类:技术前沿 点击量:66
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最近,丹麦一家名为 Particle 3D 的创业公司,开发出了一种定制的3D打印植入物,不仅可附着在骨骼上刺激骨骼的自然生长,而且在完成工作后还会缓慢消失。与目前用于辅助骨修复的技术相比,这种新方法降低了患者发生感染的风险,且植入物的主要材料——被称为“生物墨水”的磷酸三钙TCP)粉末和脂肪的混合物,也比外科医生常用的聚合物或者适合人体环境

 

之所以能有这样的优势,主要原因在于TCP的化学组分与人体骨骼十分相近,具有无变异性、良好的生物相容性等优点,因此已经在重建手术中使用了很多年。但在过去,受限于制造手段,TCP往往需要由外科医生从实体块手动雕刻成所需的植入物形状。而现在,在3D打印的帮助下,医务人员只需要对病人的骨骼或身体部位进行扫描,就可以利用CAD计算机模型来设计最适合个人的植入体,成功打印出来后就可以被运送到医院由外科医生进行植入。

成功永远都不会是偶然的。早在数年前丹麦就已经结合“TCP”及“3D打印”进行了多次尝试。2017年,南丹麦大学(SDU)生物技术专家Andersen教授领衔的科学家团队用“TCP粉末+脂肪”的组合打印了一段骨骼,然后将其植入了小鼠的颅骨。这段人造骨“史上首次”成功骗过了小鼠的免疫系统,融入了小鼠的原生组织中。更棒的是随后,它的内部还生长出了真正的骨髓。

 

正是有了先前的成功基础,才有了这次突破性的成功。通过3D打印,科学家制造出了比传统植入物更多孔的植入物。这些孔不仅可以将药物存储在内保留更长的时间,而还有助于植入物变身血管支架,支持骨骼的自然生长。而随着天然骨骼在植入物上生长,它们会慢慢降解消失。如此一来,不仅降低了感染和术后并发症的风险,而且还不需要像聚合物或钛植入物那样为了移除而进行二次手术。

目前科学家们已经在猪和小鼠身上做过测试结果相当喜人,移植仅仅过了8周,新骨髓和血管就已经成功建立起来了。但使用多孔TCP打印骨骼也有一些缺点,就是它的抗压强度远低于某些人类承重骨骼(如大腿骨)的抗压强度,从打印出来至达到手术前的强度水平可能需要数年,因此如何增强打印物的抗压强度,应是以后医用3D打印的一个重要课题。

粉体圈 Coco整理


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