西北工业大学教授利用3D打印设计仿生骨骼

来源:3D打印商情    关键词:3D打印,3D打印技术,3D打印运用,    发布时间:2019-06-20

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骨缺损是骨科临床最常见的疾病之一。我国每分钟就有7人因交通事故导致严重伤残,每年约有1000多万骨缺损患者。
骨缺损修复重建一直是国际临床难题,也是骨科最常见的疾病之一,科学家们一直在探索制造骨支架修复骨缺损的新方法。
近日,《3D打印商情》报获悉一个好消息:中国研究人员正在设计具有更好的生物相容性和机械强度的仿生骨骼,这将为未来的骨科植入带来新的可能性。

西北工业大学的研究人员花费超过15年的时间研制出与天然骨骼的组成、结构和力学特性高度一致的人工骨骼。
西北工业大学的汪焰恩教授说,最常用的骨种植体是由聚合物材料和钛等金属制成的,但它们缺乏生物相容性,而且与人体骨的机械强度不匹配,这可能导致植入后的磨损和脱位。
“如果种植体不能与自然骨很好地融合,患者可能需要二次手术。”汪焰恩教授说。
汪焰恩教授的团队使用医用生物陶瓷材料羟基磷灰石来制造骨支架。汪焰恩教授说,虽然它被认为是最适合制造骨支架的材料之一,但如何将类似粉末的材料粘合到坚固的脚手架上仍然是一个难题。
“以前使用的酸性结合剂使骨支架变得酸性,对骨细胞生长的环境产生不利影响,并在植入后给患者带来痛苦。”汪焰恩教授说。
汪焰恩教授
该小组试验了数百种不同的解决方案,以创造一个粘合剂,不仅将产生一个强大和坚固的脚手架,但也适应生物环境。这项研究发表在《聚合物》杂志上。
经过对材料的研究,汪焰恩教授的团队还探索了如何利用3D打印技术制作定制的骨支架。他们与公司合作开发了3D仿生骨打印机。
天然骨骼具有复杂的内部结构,这就要求打印系统具备特殊的机械技术。
汪焰恩教授说:“使用超细液滴喷涂技术,打印设备可以精确地调节打印材料的比例,包括粉末、粘合剂、细胞培养液和蛋白质原液。”
研究小组与也在西安的空军医科大学合作进行动物试验。3D打印仿生骨植入兔体内后发育良好,仿生骨与天然骨结合良好。

汪焰恩教授的团队还致力于皮肤的3D打印,包括汗腺和毛囊。
“这些具有潜在临床应用潜力的技术可能会给那些有骨缺损和皮肤损伤的患者带来希望。”汪焰恩教授说。