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细胞器官也能打印?盘点3D打印技术在医疗器械的十大应用!

2021,04,14


3D打印是依托信息技术、精密机械及材料科学等多学科综合发展的尖端技术。使用3D打印技术制备的医疗器械,能解决标准化器械不能满足的临床使用需求,可完成复杂器械的一次性成型,为临床医学提供可靠、有效的技术支持。

 

作为一种新型的快速成型的制造技术,3D打印技术与传统的形成技术相比有着本质差别,在个性化定制、精准化医疗等方面,都体现传统医疗不可比拟的优势。接下来简单介绍一下3D打印在医学领域的十大应用。

制作下颚骨

技术人员根据移植患者的具体需求来设计骨骼部件的效果图,然后利用高精度镭射枪来熔解钛粉,将其一层层地喷涂叠加起来,制作出立体人造骨骼部件成品。为了避免排斥反应的发生,科研人员在制作完成的下颌骨上涂上了生物陶瓷涂层,整个过程不需要任何胶水或粘结剂。

 

与传统的制造方法相比,3D 打印下颌骨消耗的材料少,生产时间短,无需使用粘接剂,效率大幅度得到提升,且比较环保。

打印外骨骼

3D 打印外骨骼旨在辅助残疾人士与肌肉萎缩人士提升行动能力。经3D 打印制作的轻量级体外骨骼可以辅助用户站立及走动。

打印骨科植入物

骨科植入物主要有:关节植入物、脊柱植入物和创伤植入物,其主要应用方式为打印植入物和打印辅助植入工具。直接打印植入物具有高精度、高时效和高性价比特点,实现低成本生产,无成本成型,快速生产;辅助工具是指利用3D打印技术打印创伤模型和相关手术器械,有助于医生提前了解患者情况,优化治疗方案。

 

目前,科学家们在研究具有生物活性和可降解等多种新型生物材料,加持3D打印技术,未来医疗器械将向精准化、智能化和环保化发展。

打印细胞

研究人员开发出了基于瓣膜的细胞打印过程,可以按特定的模式打印细胞。细胞打印的关键在于打印机喷嘴,喷嘴用力必须轻柔,以保护细胞和组织的生命力。赫瑞瓦特大学开发了一种基于瓣膜的双喷嘴打印机,能够打印高度活细胞如用于组织再生的人体胚胎干细胞,其细胞打印系统方案图如下:

打印活体组织

研究人员已研究出能够模仿生物组织细胞特性的水滴网络,利用3D打印技术,将水滴组装成类胶状物的物质,它不仅像肌肉一样弯曲还可传输电信号,应用于衰竭器官的缓解和修复。

 

打印血管

心血管疾病是全球疾病的第一杀手,目前,3D打印技术已成功打印出人造血管,且与人体组织不发生排异,组织相容性好,有望用于临床。

 

打印器官

一方面,科研人员已利用3D打印技术帮助患者成功移植人工膀胱;另一方面,利用3D打印技术可以打印出人体器官模型,帮助医生了解人体器官内部结构,有利于外科医生术前研究准备。

 

打印义齿

中国90%以上的人存在牙齿问题,牙齿修复,种植甚至于全口烤瓷牙替换等案例日益增加,义齿消费量快速增长。传统人工义齿周期长,更换频繁返修率大,而3D打印制作的义齿制作成本低、精度高、使用寿命长,义齿相容性好且美观,减短牙齿治疗时间。

打印支架

气管支架和血管支架是医学领域常用器械,3D打印制造的支架有高定制性,且可根据使用部位选择合适材料满足临床需求,目前已成功应用于气管治疗。

 

打印药品

3D打印为医药行业提供更多制药可能性和选择性,3D打印可根据客户需求,定制化合成所需药品,并且能保持药物内部完整,减少药物在人体内损耗,还能降低成本。

3D打印技术作为一种新型的、有开创性的技术,在医疗器械制造领域有着无可替代的优势,目前3D打印技术在医疗领域的应用集中于植入体、制作外用器械和外科手术建模,未来3D打印随着技术和材料的发展在医疗领域应用会向智能化、定制化和多功能化方向发展。

 

 

来源:前沿材料

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