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探讨3D打印技术在医疗器械领域的应用

发布时间:2018-09-14 责任编辑:wenwei

【导读】3D打印是一种计算机控制,基于数字模型文件,通过计算机辅助设计或断层扫描数据,按照逐层叠加的原理,通过打印材料构建出三维立体精细的模型,近年来,3D打印技术发展迅速,在传统医药行业市场中,工厂批量生产的生物材料不能满足病人需求,新生3D打印技术具有个性化、小批量和高精度等优势,可以解决健康产业个性化需求与生产规模之间的矛盾。目前,3D个性打印已在牙科、骨科等领域得到应用。
 
探讨3D打印技术在医疗器械领域的应用
 
3D打印的分类
 
1光固化立体印刷(SLA)
 
简称光造型术,是目前最广泛的3D打印工艺。通过液体光敏聚合物经紫外照射处理来描绘物体,从而达到建模的目的。在光固化材料中低聚物是最基础的材料,包括聚富马酸二羟丙酯(PPF)、脂肪族聚酯、聚碳酸酯以及蛋白质、多糖等天然高分子。为了降低系统的黏度,避免由于喷嘴的高黏度导致堵塞,需要在反应体系中加入双键的小分子溶剂,即稀释剂。稀释剂可以参与整个固化反应,在光敏树脂体系中十分重要。SLA具有成型速度快、精度高的特点,但也存在制作成本较高、清洗杂质时可能会影响原形状等缺点。
 
2熔融沉积成型(FDM)
 
也被称为熔融堆积法。选用热熔喷头,将半流动状态的材料在指定的位置凝集,逐层堆积后形成器件。该工艺主要选用热塑性材料,包括石蜡、塑料、尼龙丝和低熔点金属、陶瓷等。该方法适用于制备中小型规模(中等复杂度)零件,不适合制造大型零件。
 
3选择性激光烧结(SLS)
 
即利用红外激光束烧结粉末。具有加工速度快的优点,但是成型产品表面较粗糙,处理过程中会产生粉尘或毒气,高温也会造成一部分材料变性或降解。
 
3D打印技术在医疗器械领域的应用
 
1构建个体化3D模型,模拟或指导手术过程
 
传统手术治疗的医学模式主要是通过X射线等影像学检查获得的二维数据,根据医生的经验确定手术方案,不能满足个体化需求。3D打印可对复杂几何形状物体建模,并与已有的二维数据相结合,得到科学准确的病人病变部位模型,为医生手术治疗提供精准指导。
 
23D打印人工骨支架
 
骨组织主要由米羟基磷灰石和胶原组成,成分简单,构建骨组织工程得到了广泛关注,并取得飞速发展。传统的支架技术,不能在微观上对支架的孔径进行调控,而3D打印技术可以模仿天然骨复杂多孔的结构,使构建精细骨组织支架成为了可能。
 
33D打印人工器官和血管
 
相比较传统的人造器官,3D生物打印制造的器官更容易被人体接受,可降解,并且可以代替损伤的器官。但如何保持组织工程里细胞的活性也是目前器官打印的难点。
 
4软骨组织工程方面的应用
 
软骨组织是由胶原、一部分细胞以及水份组成。由于软骨组织中软骨细胞的代谢活性较低,且无血管分布,所以软骨组织损伤后自我修复能力有限。虽然,目前软骨组织工程仍处在实验阶段,距离有效临床应用尚有距离,但其发展速度和临床应用前景已被广泛关注。
 
 
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