研究人員用陶瓷3D打印機打印出骨骼替代物
近日，莫斯科多家科研機構的科研人員共同合作，在3D打印骨骼替代物方面獲得了技術突破，相關論文《磷酸八鈣骨替代物的3D打印（3D printing of octacalcium phosphate bone substitutes）》已經發表在了最近出版的《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》上。
目前，學術界已經普遍接受3D打印骨是制造骨替代物以及為促進新的組織和骨骼生長搭建支架的一種非常有效的方法。而在該篇論文中，研究人員們則提出了一種相對簡單的方法，通過將噴墨式打印與打印后表面處理相結合，以磷酸八鈣為材料3D打印出復雜的形狀。
“生物相容性合成移植和/或組織工程構建優于傳統方法。然而，復雜的結構和天然骨的屬性限制了能夠用于定制植入物或支架以作為骨缺損替代物或指導骨骼生長方向的合成材料和制造技術的范圍。目前，這個問題可能通過3D打印技術來解決。”研究人員寫道。
3D打印對于處理這樣具有幾何復雜性的問題正是不二法門。它的可重復性以及易于定制的能力使得越來越多的醫療應用開始選擇它。而作為人類骨骼替代物質的合成磷酸鈣技術的發展已經具備了在顯著的骨缺損區域建造替代結構的條件。
創建一個替代的骨骼要比簡單地制造一個硬質結構來填補缺損的骨骼復雜得多。 該替代物必須與人體相容而且最好能夠在移植后激發人體的骨再生能力。而由微孔性陶瓷顆粒構成的磷酸八鈣（OCP）材料則是一種能夠滿足上述要求的非常有效和有前途的材料。因此，科學家們在研究中選擇了這種材料。
目前，在3D打印陶瓷領域有兩種主要的技術。第一種是使用混合材料進行化學固化，然后再對打印對象進行高溫處理；第二種則涉及到逆矩陣打印（inverse matrix printing）和燒掉支撐材料。研究人員認為第一種方法是最合適，第二種方法的燒掉支撐材料有增加污染的風險。
研究人員設計的3D打印機
研究團隊根據自己的需要設計、定制了一臺3D打印機，這臺打印機能夠在一個很小的床（60×60×60毫米）上使用陶瓷材料逐層構建3D對象。打印床的面積小，意味著研究人員可以快速、廉價地研究各種工藝和材料的組合。
“基于陶瓷粉末的3D打印技術是制造不同個體的復雜骨骼替代物的一種有效且廉價的方法，因為它既不需要燒掉支撐材料，也不需要有機溶劑。”研究團隊總結說。
但是這項研究的結果并不是很完整。因為一般植入物的缺陷需要半年以后才能顯露出來，屆時還需要進一步的研究才能更好地了解這種問題的根源，并找到解決的辦法。
“我們的研究結果表明，3D噴墨與打印后處理相結合是一種很有前途的方法，有望克服目前在高效、快速制造個體結構以引導骨再生上遇到的限制。”他們寫道。
(責任編輯：admin)
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