3D打印髖關(guān)節植入物使用創(chuàng )新混合生物超材料
過(guò)去幾年來(lái)，3D打印已經(jīng)對假肢和其他醫療器械的建設產(chǎn)生了嚴重的影響，隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，3D打印技術(shù)將會(huì )持續下去。新材料的開(kāi)發(fā)應該是一個(gè)特別重要的因素，生物材料由于其有機基礎提供了全方位的優(yōu)勢。TU代爾夫特大學(xué)的一個(gè)研究小組最近創(chuàng )建了新的生物超材料，由于其獨特的重要特性組合，未來(lái)的髖關(guān)節植入物3D打印顯示了前景。
植入物松動(dòng)是可能影響醫療裝置的長(cháng)期有效性的問(wèn)題之一，特別是對于臀部區域的裝置。到2020年，全世界髖關(guān)節假體的數量預計將達到每年250萬(wàn)個(gè)，而按照目前的技術(shù)，約10％的假體將在術(shù)后10年內不再固定。由Amir Zadpoor領(lǐng)導的TU Delft團隊開(kāi)始通過(guò)3D打印植入物來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，這種植入物將會(huì )更加永久地固定住兩種類(lèi)型的生物超材料。一個(gè)是傳統的生物超材料，而另一個(gè)是所謂的拉脹生物超材料。
元生物材料是所謂的超材料的生物醫學(xué)變體，是顯示在自然界中不存在的特征的材料。拉脹變形的特殊之處在于它們具有負的泊松比，這意味著(zhù)拉伸時(shí)它們變得更加垂直于施加的力。根據Zapdoor的說(shuō)法，“采用簡(jiǎn)單的幾何形狀設計并采用鈦金屬打印的Auxetic超生物材料，在壓力作用下展現出獨特的擴張力學(xué)性能，這使其非常適合用于與之相反的材料。髖關(guān)節植入物行走時(shí)，假體會(huì )受到各種力量的作用，假體一側的壓力太大，可能會(huì )脫離骨頭，這是非常不可取的。
3D打印的混合假體髖關(guān)節植入物結合了一種材料，當拉伸時(shí)變厚，而變薄。這種雙泊松比組合將提高植入物周?chē)趋郎L(cháng)的機會(huì )，這意味著(zhù)它們將被更安全地固定到位。對植入物施加的非自然力也將減小，使得植入物不太可能被侵蝕。
植入物尚未進(jìn)行臨床試驗。到目前為止所進(jìn)行的實(shí)驗涉及對模擬骨樣材料（具有骨的機械特性的特殊泡沫）所包圍的植入物的垂直壓縮。該力類(lèi)似于將施加在人體植入物上的應力。由于這種壓力，新的植入物膨脹，導致兩側的骨周?chē)艿綁浩?。當植入物最終用于人體時(shí)，正是這種壓縮將確保改進(jìn)的植入物固定。英國皇家化學(xué)學(xué)會(huì )同行評審雜志“材料地平線(xiàn)”（Materials Horizo??ns）上發(fā)表了一篇名為“合理設計的元植入物：拉脹和傳統元生物材料的組合”的論文。
該項目的下一步將是更詳細地探索材料的屬性，與各個(gè)學(xué)術(shù)醫院的研究人員密切合作。萊頓大學(xué)醫學(xué)中心的醫學(xué)三角教授和整形外科醫生Rob Nelissen教授對于代爾夫特理工大學(xué)研究團隊發(fā)現的潛力充滿(mǎn)熱情：“髖關(guān)節植入物領(lǐng)域的創(chuàng )新是急需的，而Zadpoor教授的新方法當然也有可能延長(cháng)植入物的壽命“，他說(shuō)。 “為了確?；颊叩馁|(zhì)量安全改善，從患者的3-D測量開(kāi)始階段性介紹是必要的。”
編譯自：3ders.org
編譯自：3ders.org
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