骨缺損是骨科臨床最常見的疾病之一。我國每分鐘就有7人因交通事故導(dǎo)致嚴(yán)重傷殘，每年約有1000多萬骨缺損患者。
骨缺損修復(fù)重建一直是國際臨床難題，也是骨科最常見的疾病之一，科學(xué)家們一直在探索制造骨支架修復(fù)骨缺損的新方法。
近日，《3D打印商情》報(bào)獲悉一個(gè)好消息：中國研究人員正在設(shè)計(jì)具有更好的生物相容性和機(jī)械強(qiáng)度的仿生骨骼，這將為未來的骨科植入帶來新的可能性。
西北工業(yè)大學(xué)的研究人員花費(fèi)超過15年的時(shí)間研制出與天然骨骼的組成、結(jié)構(gòu)和力學(xué)特性高度一致的人工骨骼。
西北工業(yè)大學(xué)的汪焰恩教授說，最常用的骨種植體是由聚合物材料和鈦等金屬制成的，但它們?nèi)狈ι锵嗳菪裕遗c人體骨的機(jī)械強(qiáng)度不匹配，這可能導(dǎo)致植入后的磨損和脫位。
“如果種植體不能與自然骨很好地融合，患者可能需要二次手術(shù)。”汪焰恩教授說。
汪焰恩教授的團(tuán)隊(duì)使用醫(yī)用生物陶瓷材料羥基磷灰石來制造骨支架。汪焰恩教授說，雖然它被認(rèn)為是最適合制造骨支架的材料之一，但如何將類似粉末的材料粘合到堅(jiān)固的腳手架上仍然是一個(gè)難題。
“以前使用的酸性結(jié)合劑使骨支架變得酸性，對(duì)骨細(xì)胞生長的環(huán)境產(chǎn)生不利影響，并在植入后給患者帶來痛苦。”汪焰恩教授說。
汪焰恩教授
該小組試驗(yàn)了數(shù)百種不同的解決方案，以創(chuàng)造一個(gè)粘合劑，不僅將產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)大和堅(jiān)固的腳手架，但也適應(yīng)生物環(huán)境。這項(xiàng)研究發(fā)表在《聚合物》雜志上。
經(jīng)過對(duì)材料的研究，汪焰恩教授的團(tuán)隊(duì)還探索了如何利用3D打印技術(shù)制作定制的骨支架。他們與公司合作開發(fā)了3D仿生骨打印機(jī)。
天然骨骼具有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這就要求打印系統(tǒng)具備特殊的機(jī)械技術(shù)。
汪焰恩教授說：“使用超細(xì)液滴噴涂技術(shù)，打印設(shè)備可以精確地調(diào)節(jié)打印材料的比例，包括粉末、粘合劑、細(xì)胞培養(yǎng)液和蛋白質(zhì)原液。”
研究小組與也在西安的空軍醫(yī)科大學(xué)合作進(jìn)行動(dòng)物試驗(yàn)。3D打印仿生骨植入兔體內(nèi)后發(fā)育良好，仿生骨與天然骨結(jié)合良好。
汪焰恩教授的團(tuán)隊(duì)還致力于皮膚的3D打印，包括汗腺和毛囊。
“這些具有潛在臨床應(yīng)用潛力的技術(shù)可能會(huì)給那些有骨缺損和皮膚損傷的患者帶來希望。”汪焰恩教授說。
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