登陆

极彩登录网址-西北工业大学:3D打印活性仿生骨研讨获得突破性发展

admin 2019-08-21 163人围观 ,发现0个评论
原标题:西北工业大学:3D打印活性仿生骨研讨获得突破性开展

仿生骨与天然骨的差异。(西北工业大学供图)

我国青年报我国青年网记者从西北工业大学了解到,近来,该校机电学院汪焰恩教授团队的3D打印活性仿生骨技能获得突破性开展,团队研发的3D打印活性仿生骨可以做到与天然骨的成分、结构、力学功能到达高度一起。

动物活体实验显现,该技能制造的火的笔顺仿生骨可在生物体内“发育”,甚至使自体细胞在人工骨中成长,终究,人工骨与天然骨很好地成长在一起,较好融入动物体内环境。据了解,这项技能的主要参数方针现已处于先进水平,与此一起,该团队现在也把握了3D打印仿生骨、软骨和皮肤的技能。

3D打印人工骨或将为骨残缺医治带来新期望

骨残缺是骨科临床常见疾病,每年约有1000多万骨残缺患者,骨残缺修正重建一直是全球临床难题。

传统金属、高分子资料人工骨存在仿生结构不可控、力学功能不匹配、生物相容性差、无发育功极彩登录网址-西北工业大学:3D打印活性仿生骨研讨获得突破性发展用、运动错位磨损等问题,术后并发症多发。尤其是没有生物学活性的假体,无法在人体内发育,不能与天然骨杰出地交融,需求二次手术修正。

为了极彩登录网址-西北工业大学:3D打印活性仿生骨研讨获得突破性发展战胜这项难题,国际各国科学家进行了不懈努力。跟着3D打印技能的呈现,以生物陶瓷为资料的3D打印骨,成为公认最为抱负的骨填充资料。

生物医疗3D打印起步于上世纪90年代,由美国科学家首要提出,起初是使用3D打印技能制造人工安排工程支架。因3D打印具有个性化定制的显着优势,引发了生物医疗界的追捧。通过20余年的开展,该技能已开始在临床使用。

近年来,国外研讨机构研发了3D打印生物陶瓷骨植入医疗器械。但是,该技能因选用酸性粘极彩登录网址-西北工业大学:3D打印活性仿生骨研讨获得突破性发展结剂和功用梯度,仍未完成陶瓷骨的彻底降解,在植入后会给患者带来剧烈苦楚等副作用。在国内,现在此项研讨(包含本文中的西北工业大学3D打印仿生骨技能在内)根本仍停留在动物实验阶段,因而,3D打印陶瓷骨离临床使用还有一段距离。

2004年,仍是西北工业大学一名博士研讨生的汪焰恩,痛心于自己母亲腿有残疾,为自己立下了“研发人工骨3D打印技能及配备”的方针。在尔后的十几年间,他战胜重重困难在仿生骨3D打印这个方向上坚持了下来。从基础理论的探究,到黏合剂的挑选和打印资料的配比,再到仿生骨生物活性的研讨;从打印机的结构设计,到硬件开发和操控系统;从动物实验,到检测设备的研发,汪焰恩用15年,走出了一条生物3D打印从理论研讨到使用探究的新途径。

让人工骨“活”起来

汪焰恩团队研发的3D打印仿生骨,最中心的技能就在于“仿生”。

因为传统陶瓷骨与天然骨的各项功能仍有较大差异,不能完成在动物体内的杰出发育。

为处理这一问题,汪焰恩首要从打印资料下手。羟基磷灰石是现在国际通用的仿人骨资料,但是,怎样将粉末状的羟基磷灰石粘合起来,一直是个难题。国外便是选用了酸性粘结剂,而给被植入者带来术后苦楚。

汪焰恩说:“或许在搞化学的人看来,找到一种可以粘结羟基磷灰石的资料十分简略,但当这个问题被限定在3D打印和人体上使用,就变得反常杂乱了。”

首要,粘结剂大多是黏稠和表面张力大的有机化合物,怎样让其通过直径只要20m(微米),近似于头发丝那么细的打印机喷嘴,成为最大的难题。一起,这种粘合剂还要能被动物甚至人体环境承受。

为了找到这种适宜的粘合剂,汪焰恩尝试了上百种不同的计划,用坏的喷嘴装满了好几个大箱子。总算,他找到了一种酸碱度相似于生物体环境,且性质杰出不会阻塞喷嘴的粘合剂。

通过多年探究,汪焰恩和他的学生现已能将羟基磷灰石、黏合剂、细胞液、蛋白液(成长因子)等依照不同个别的骨骼性质,极彩登录网址-西北工业大学:3D打印活性仿生骨研讨获得突破性发展对打印资料进行科学配比,然后打印最适合被植入人体的人工仿生骨。

打出骨骼精密结构

天然骨不只外观形状十分不规则,并且其内部结构也比较杂乱,不同部位的密度纷歧。想要让人工骨在结构上仿照天然骨,是极具应战的。

汪焰恩创造的活性生物陶瓷仿生骨3D打印技能,处理了“怎样打”的问题。

首要,使用激光对被打印目标进行片层扫描,复原目标的微观和微观结构。

在配比资料、铺粉打印环节,传统3D打印的资料单一、密度一起、粉体单一、铺粉均匀,难以满意仿生骨的打印需求。汪焰恩不只研发了一套打印操控系统,还霸占了打印的要害机械技能,完成了仿生打印的结构杂乱、密度不均、复合粉体和非均一铺粉。

这套设备首创的常温压电超微雾化喷洒技能,突破了细胞液、蛋白液喷洒速度、喷洒量难以精密操控的技能瓶颈,处于国际先进水平。

动物实验标明,仿生骨在植入动物受体体内后,可以很好地发育,也便是通过受体的推陈出新,使自体细胞在人工骨中成长,并终究彻底长成自体骨。在西北工业大学与我国人民解放军空军军医大学(以下简称“空军军医大学”)的联合动物实验中,没有发现排异反响的事例。

“从现在的实验来看,咱们还不能明确指出仿生骨在受体体内会发生哪些副作用。这或许需求长期的盯梢研讨,才干有所发现。”汪焰恩说。

通过检测,该3D打印活性仿生骨与天然骨成分、结构、力学等功能到达高度一起。与其他相似3D打印技能比较,具有显着的优势。

汪焰恩教授泄漏,团队现在现已把握了仿生骨、软骨和皮肤的3D打印技能。下一步,他们将持续探究真皮层中汗腺、毛囊、皮脂腺等结构的安稳打印技能。现在,在3D打印兔子皮肤的植入实验中,仿生皮肤比自体皮肤愈合时间短25%。

汪焰恩说,从动物实验到临床使用,3D打印仿生骨和皮肤还有很长的路要走。现在,他们正在与空军军医大学协作,一起探究3D打印活性仿生骨等使用。未来,这项技能将可以更好地治好骨残缺、皮肤损害等患者,为他们的日子注入新的期望。

赵珍 刘建平 我国青年报我国青年网记者 黄博 来历:我国青年报

(责编:何淼、熊旭)
请关注微信公众号
微信二维码
不容错过
Powered By Z-BlogPHP