來自匹茲堡大學(xué)Swanson工程學(xué)院和McGowan再生醫(yī)學(xué)研究所（MIRM）的研究團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)項(xiàng)目，即“醫(yī)用可吸收金屬合金增材制造生物醫(yī)學(xué)設(shè)備（Additive Manufacturing of Biomedical Devices from Bioresorbable Metallic Alloys for Medical Applications）”，項(xiàng)目的核心內(nèi)容是探索3D打印人體骨骼和組織支架技術(shù)。
該項(xiàng)目是由美國制造（America Makes）即美國國家增材制造創(chuàng)新研究院（National Additive Manufacturing Innovation Institute）選定的15個(gè)項(xiàng)目之一，作為其第二批要求進(jìn)行的增材制造（AM）應(yīng)用研究和開發(fā)項(xiàng)目的一部分。據(jù)天工社了解， 這個(gè)項(xiàng)目的投資金額為59萬美元，開發(fā)時(shí)間為18個(gè)月，參與合作開發(fā)的公司包括ExOne、Magnesium Elektron、Cinnaminson和來自新澤西的Hoeganaes。
科學(xué)家探3D打印人體骨骼和組織支架技術(shù)
“增材制造結(jié)合計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)能夠制造復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，同時(shí)，我們還使用了具備先進(jìn)的生物適應(yīng)性以及具有生物降解能力的合金材料。”首席研究員、Swanson學(xué)院的生物工程教授Prashant Kumta說。
“多虧了計(jì)算機(jī)輔助斷層掃描，或CAT掃描，我們可以直接對損壞的結(jié)構(gòu)成像，比如一根骨頭或氣管，用可生物降解的鐵錳材料制造一個(gè)支架，在愈合過程中促進(jìn)自然組織的生長，這減少了使用骨移植而造成疾病傳播的風(fēng)險(xiǎn)。而且通過對合金材料的精心設(shè)計(jì)可以控制支架的降解速度，從而更加精確地幫助人體愈合恢復(fù)。”
除此之外，增材制造還可以把可生物降解合金做成支架功能誘導(dǎo)細(xì)胞生長，并作為平臺提供生物分子和抗生素，而不是人工植入。
“雖然我們可以使用陶瓷或塑料材料，但最理想的還是鐵錳合金，它的強(qiáng)度更高、更具延展性而且能隨著時(shí)間的推移被新骨取代。” Kuhn博士補(bǔ)充說。
研究團(tuán)隊(duì)在制造支架時(shí)主要使用選擇性激光燒結(jié)技術(shù)（SLS）。在當(dāng)前的研究階段，科學(xué)家們還將評估支架材料的生物相容性、生物再吸收和機(jī)械性能。某些生物醫(yī)學(xué)裝置，例如骨固定板和螺釘，以及氣管支架將在制備后用于以后的臨床研究。
“這是一個(gè)改變游戲規(guī)則的生物醫(yī)學(xué)研究，因?yàn)樗粌H為細(xì)胞和組織生長提供了一個(gè)框架結(jié)構(gòu)，幫助身體修復(fù)其自身的組織，而且它還可以用于偏遠(yuǎn)地區(qū)的醫(yī)療機(jī)構(gòu)，比如陸軍野戰(zhàn)醫(yī)院，在那里傳統(tǒng)治療方法可能會受到限制。”Kumta教授說。“與其在身體中植入惰性螺釘或關(guān)節(jié)，我們可以使用可降解的金屬合金材料向身體提供了生長模板，通過人體自身的再生機(jī)制進(jìn)行有效的自愈。”
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