新的 3D 打印方法实现个性化植入物和组织修复

3D 打印技术的新进步为各种医疗应用打开了大门，包括定制植入物和心脏绷带。科罗拉多大学博尔德分校的研究人员与宾夕法尼亚大学合作，开发了一种 3D 打印方法，可以生产出既坚固又灵活的材料，能够适应身体的特定需求。

用于医疗用途的创新材料

该团队由科罗拉多大学博尔德分校 BioFrontiers Institute 的 Jason Burdick 教授领导，创造了一种可以承受心脏持续跳动、承受关节压力并适应不同形状和大小的材料。他们的研究结果发表在 8 月 2 日的《科学》杂志上。

“心脏和软骨组织的相似之处在于它们的自我修复能力非常有限。当它们受损时，就没有回头路了，“Burdick 说。“通过开发新的、更具弹性的材料来增强修复过程，我们可以对患者产生重大影响。”

以自然为灵感的创新

传统的生物医学设备通常是批量生产的，缺乏个性化植入物的灵活性。3D 打印通过创建自定义形状和结构来提供解决方案。与传统打印机不同，3D 打印机使用塑料、金属甚至活细胞等材料逐层构建对象。

水凝胶通常用于制造隐形眼镜，一直是人造组织和植入物的有前途的材料。然而，传统的 3D 打印水凝胶在压力下经常失效，要么在拉伸时断裂，要么在压力下开裂。

Burdick 的团队从蠕虫中汲取灵感，蠕虫通过纠缠形成坚实而灵活的“斑点”。通过模拟这种与长分子链的纠缠，他们开发了一种称为 CLEAR（氧化还原引发辅助曝光后的连续固化）的新打印方法。

卓越的回弹性和附着力

测试表明，使用 CLEAR 打印的材料比使用传统 3D 打印方法打印的材料更耐用。一位研究人员甚至用自行车碾过样品，展示了它的力量。此外，这些材料对动物组织和器官有很好的粘附性。

“我们现在可以 3D 打印出足够坚固的胶粘剂材料，以机械方式支撑组织，”Burdick 实验室的研究助理 Matt Davidson 说。

医疗保健转型的潜力

Burdick 设想这些材料用于修复心脏缺陷，将组织再生药物直接输送到器官，支撑软骨，甚至用无针缝合线取代传统缝合线，以最大限度地减少组织损伤。

该团队已经申请了一项临时专利，并计划进一步研究以了解组织如何与这些新材料相互作用。

除了医学之外，这种方法在研究和制造方面也有潜在的应用，通过消除对额外能源来硬化部件的需求，提供更环保的 3D 打印工艺。

“这是一种简单的 3D 加工方法，人们最终可以在自己的学术实验室和工业中使用，以改善材料的机械性能，用于各种应用，”Burdick 实验室的研究员、宾夕法尼亚大学生物工程系的博士生 Abhishek Dhand 说。

有关更多详细信息，请访问 Science.org 访问完整的研究。原文可在 EurekAlert 上获得。