人体器官也能3D打印 这些都是生物材料的功劳

如果要说如今3D打印技术带给人们的最直接、有效的好处,那就非3D打印对医疗的推动莫属了。各种3D打印假肢、骨骼、器官等新技术层出不穷,给许多患者带来了非常大的帮助,而这一切的最基础的来源,就是3D打印生物材料。3D打印生物材料到底是什么东西?有哪些种类?各有什么用途呢?带着这些疑问,看看下面这篇文章吧。

1、水凝胶

由于水凝胶与天然软组织细胞外基质在结构、组成和力学性质上的相似性,目前的细胞和组织打印技术主要是基于携带细胞的水凝胶的3D沉积技术。

水凝胶是一种具有高水含量的亲水性或双亲性聚合物三维网络。由于水凝胶具有良好的生物相容性,以及与人体软组织相似的力学性质,因此被广泛应用于组织工程支架材料与药物的可控释放中。

2、工程塑料之PEEK材料

PEEK(聚醚醚酮)是一种具有耐高温、自润滑、易加工和高机械强度等优异性能的特种工程塑料,可制造加工成各种机械零部件,如汽车齿轮、油筛、换档启动盘;飞机发动机零部件、自动洗衣机转轮、医疗器械零部件等。

PEEK具有优异的耐磨性、生物相容性、化学稳定性以及杨氏模量最接近人骨等优点,是理想的人工骨替换材料,适合长期植入人体。基于熔融沉积成型原理的3D打印技术安全方便、无需使用激光器、后处理简单,通过与PEEK材料结合制造仿生人工骨。

3、生物塑料

D打印生物塑料主要有聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PETG)、聚-羟基丁酸酯(PHB)、 聚-羟基戊酸酯(PHBV)、聚丁二酸-丁二醇酯 (PBS)、聚己内酯(PCL)等,具有良好的可生物降解性。

1)PLA材料

PLA(Poly Lactic Acid)即聚乳酸,可能是3D打印起初使用得最好的原材料,具有多种半透明色和光泽感。聚乳酸是从玉米淀粉和甘蔗中提取的,可生物降解为活性堆肥。

2)PCL材料

PCL(聚己内酯)具有良好的生物降解性、生物相容性和无毒性,而被广泛用作医用生物降解材料及药物控制释放体系,人们常常把它用作药物传输设备、缝合剂等,它还用来打印心脏支架。

4、光敏树脂

光固化树脂又称光敏树脂,是一种受光线照射后,能在较短的时间内迅速发生物理和化学变化,进而交联固化的低聚物。由于它的色泽美观,固化速度快、表干性能优异,成型后产品外观平滑,可呈现透明或半透明磨砂状态,且具有一定的的抗压强度,因此在临床应用中起着重要的作用,光固化复合树脂是目前口腔科常用的充填、修复材料,液态光敏树脂成为3D打印耗材用于高精度制品打印的首选材料。另外,光敏树脂光敏树脂具有气味低、刺激性成分低等特征,也是个人桌面3D打印机的好搭档。

5、生物医用无机非金属材料

生物无机非金属材料主要包括生物陶瓷、生物玻璃和医用碳素材料。其中,生物陶瓷广泛应用于医学骨替代品、植入物、牙科和矫形假肢。

生物玻璃主要由硅(Si)、钠(Na)、钙(Ca)和磷(P)的氧化物按一定的配比组成,经过化合反应后,会生成一种叫做羟基磷酸钙〔Ca5(PO4)3(OH)〕的新成分,具有高度的仿生性,是生物骨头的主要构成成分。由于生物玻璃材料具有生物活性,已被材料科学、生物化学及分子生物学科共同关注,在生物医用无机非金属材料领域的应用前景非常可观。

医用碳素材料是一种化学惰性材料,在体内不会被腐蚀或磨损,如碳/碳复合材料、碳纤维增强树脂等多种高性能结构材料集高强度低模量于一身,并且不会产生对机体有害的离子,已作为修复或替代受损骨组织的材料广泛应用于骨伤外科;另一方面,医用碳素材料又具有良好的生物相容性,甚至具有罕见的抗血凝性能,可直接应用于心血管系统。

文章来源:互联网采集

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