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3D打印+仿生让人造骨在生物体内“活”起来

时间:2021-10-14    来源:鸭脖体育app    人气:

本文摘要:骨缺损是骨科临床最少见的疾病之一。我国每分钟就有7人因交通事故造成相当严重残疾,每年大约有1000多万骨缺损患者。 骨缺损修缮修复仍然是国际临床难题。西北工业大学汪焰恩教授团队近日在英国《聚合物》(Polymer)杂志公开发表论文称之为,他们研制的3D打印机活性仿生骨可在生物体内“发育”,做与大自然骨的成份、结构、力学性能超过高度一致,早已到了“以假乱真”的程度!科技日报记者近日了解西北工业大学一探到底。

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骨缺损是骨科临床最少见的疾病之一。我国每分钟就有7人因交通事故造成相当严重残疾,每年大约有1000多万骨缺损患者。

骨缺损修缮修复仍然是国际临床难题。西北工业大学汪焰恩教授团队近日在英国《聚合物》(Polymer)杂志公开发表论文称之为,他们研制的3D打印机活性仿生骨可在生物体内“发育”,做与大自然骨的成份、结构、力学性能超过高度一致,早已到了“以假乱真”的程度!科技日报记者近日了解西北工业大学一探到底。

最核心的技术在于“仿生”“传统金属、高分子材料不存在仿生结构不高效率、力学性能不给定、生物相容性劣、无发育功能、运动错位、磨损等术后并发症。特别是在是没生物学活性的假体,无法在人体内发育,无法与大自然骨较好地融合,必须二次手术修缮。”看到记者,汪焰恩教授开口就如此坦言。汪焰恩团队研制的3D打印机仿生骨,最核心的技术就在于“仿生”。

由于传统陶瓷骨与大自然骨的各项性能仍有较小差异,无法构建在动物体内的较好发育。为解决问题这一问题,汪焰恩首先从打印机材料应从。

羟基磷灰石是目前世界标准化的仿人骨材料,然而,如何将粉末状的羟基磷灰石接合一起,仍然是个难题。国外就是因为使用了酸性黏结剂,而给被植入者带给术后伤痛。黏结剂大多是粘稠和表面张力大的有机化合物,如何让其通过直径只有20微米、近似于头发丝那么粗的打印机燃烧室,沦为仅次于的难题。

同时,这种黏结剂还要能被动物乃至人体环境所拒绝接受。为了寻找这种适合的黏结剂,汪焰恩共计试验了上百种有所不同的方案,用坏的燃烧室装进了好几个大箱子。

再一,他寻找了一种酸碱度类似于生物体环境,且性质较好会阻塞燃烧室的黏合剂。经过多年探寻,汪焰恩和他的学生早已能将羟基磷灰石、黏合剂、细胞液、蛋白液(生长因子)等按照有所不同个体的骨骼性质,对打印机材料展开科学用料,从而打印机最合适被植入个体的人造仿生骨。自体细胞在人造骨中生长大自然骨不仅外观形态十分点状,而且其内部结构也比较复杂,有所不同部位的密度不一。

想让人造骨在结构上仿效大自然骨,是极具挑战的。汪焰恩发明者了活性生物陶瓷仿生骨3D打印机技术,解决问题了“怎么打”的问题。

在用料材料、铺粉打印机环节,传统3D打印机的材料单一、密度完全一致、粉体单一、铺粉均匀分布,无法符合仿生骨的打印机市场需求。汪焰恩不仅研制了一套打印机控制系统,还攻下了打印机的关键机械技术。

这套设备独有的常温压电AMD雾化倾倒技术,突破了细胞液、蛋白液倾倒速度、倾倒量无法细致掌控的技术瓶颈,正处于国际先进设备水平。动物试验指出,仿生骨在植入动物受体体内后,需要很好地发育,也就是通过受体的新陈代谢,使自体细胞在人造骨中生长,并最后几乎生出自体骨。在西北工业大学与中国人民解放军空军军医大学的牵头动物试验中,仍未找到排异反应的案例。

经过检测,该3D打印机活性仿生骨与天然骨成份、结构、力学等性能超过高度一致。与其他类似于3D打印机技术比起,具备显著的技术优势。汪焰恩透漏:“下一步,我们将之后探寻真皮层中汗腺、毛囊、皮脂腺等结构的平稳打印机技术,做与大自然皮肤十分相似。

”目前,他们在3D打印机兔子皮肤的植入试验中,仿生皮肤比自体皮肤伤口时间短25%。未来,或许这项技术能为骨缺损、皮肤受损等患者带给医治期望。


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