新技术'打破模具'3D打印医疗植入物

研究人员颠覆了传统的3D打印技术，创造了一些迄今为止最复杂的生物医学结构，推动了骨骼和组织再生新技术的发展。

组织工程这一新兴领域的目标是利用人体自身的自愈能力，重建因肿瘤或损伤而失去的骨骼和肌肉。

生物医学工程师的重点是3D印刷支架的设计和开发，可以植入体内以支持细胞再生。

但是使这些结构小而复杂地足以让细胞茁壮成长仍然是一个重大挑战。

进入RMIT大学领导的研究团队，与澳大利亚圣文森特医院墨尔本墨尔本的临床医生合作，他们已经推翻了传统的3D打印方法。

该团队没有直接制造生物支架，而是用3D技术打印出带有图案复杂的腔体的模具，然后在其上填充生物相容性材料，然后将模具溶解掉。

利用间接的方法，该团队创造了指甲大小的生物支架，充满了复杂的结构，直到现在，人们认为标准的3D打印机是不可能的。

主导研究员Cathal O'Connell博士表示，新的生物制作方法具有成本效益和易于扩展，因为它依赖于广泛的技术。

“用标准3D打印机制作的形状受打印喷嘴的尺寸约束 - 开口需要足够大，以便通过并最终影响您可以打印的小，”O'Connell，副大臣在RMIT的博士后研究员说。

“但印刷材料之间的间隙可以更小，更复杂。

“通过翻转我们的思考，我们基本上绘制了我们在我们的3D印刷模具内的空间中想要的结构。这使我们能够创造微小的复杂微观结构，其中细胞将蓬勃发展。”

多功能技术

奥康奈尔说，其他方法也能创造出令人印象深刻的结构，但只能使用精确定制的材料，辅以特殊添加剂或特殊化学修饰。

“重要的是，我们的技术足以使医疗级材料从架子上使用，”他说。

“使用基本的”高中“3D打印机创造如此复杂的形状是非凡的。

“这确实可以降低到进入该领域的酒吧，并为我们带来了一个更接近制作组织工程的重要步骤。”

研究，发表在先进的材料技术，是在BioFab3D@ACMD进行的。BioFab3D@ACMD是位于墨尔本圣文森特医院的最先进的生物工程研究、教育和培训中心。

CO-Assight副教授Claudia di Bella，St Vincent墨尔本医院的矫形外科医生表示，该研究展示了临床医生，工程师和生物医学科学家融入临床问题时开放的可能性。

“临床医生面临的常见问题是无法接近他们每天面临的问题的技术实验解决方案，”Di Bella说。

“虽然临床医生是识别问题并思考潜在解决方案的最佳专业人士，但生物医学工程师可以将这种想法变为现实。

“学习如何在工程和医学中讲一种常识，通常是初始障碍，但一旦这被克服，可能性是无穷无尽的。”

未来的治疗工具

目前，由于疾病或伤害，截肢或金属，减少大量骨或组织的人少一些治疗方案植入物填补差距共同结果。

虽然世界各地已经进行了一些组织工程的临床试验，但关键的生物工程挑战仍然需要解决，3D生物打印技术要成为外科医生的工具包的标准部分。

在骨科中，一个主要的粘性点是在骨骼和软骨上工作的Bioscaffold的发展。

“我们的新方法是精确的是，我们在单一的Bioscodold中创造了专门的骨骼和软骨增长的微观结构，”O'Connell说。

“这是一个可以支持两种类型的细胞的手术理想的综合脚手架，以更好地重复身体工作的方式。”

用人体细胞的测试表明使用新方法构建的Bioscaffolds是安全和无毒的。

研究人员的下一步将是测试设计，以优化细胞再生，并研究生物相容性不同组合的对细胞再生的影响。

逐步：如何反向打印Bioscaffold

新方法 - 哪些研究人员被称为负面体现的牺牲模板3D（Nest3D）印刷 - 使用简单的PVA胶水作为3D印刷模具的基础。

一旦注射到模具中的生物相容性材料已经设定，将整个结构放入水中以溶解胶水，留下即将留下蜂窝培养的Bioscaffold。

研究第一作者，博士。研究员Stephanie Doyle表示，该方法使研究人员能够快速测试材料的组合，以确定最有效的细胞生长。

“我们先进的注塑技术的优势是它的多功能性，”Doyle说。

“我们可以用一系列材料生产数十种试验生物支架——从生物可降解聚合物到水凝胶、硅树脂和陶瓷——而不需要严格的优化或专业设备。

“我们能够制造出直径只有200微米的3D结构，相当于人类四根头发的宽度，其复杂性可与基于光的制造技术相媲美。”

“它可以成为生物制造和组织工程研究的巨大加速器。”

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