逐迹全球3D打印

<正>3D打印是一阵国际风,吹起了资本热的同时也吹冷了一些创业者的雄心壮志,但这门技术当然是不可磨灭的。3D打印行业从不缺惊喜,不久前美国一个研究团队开发了一种利用注入内皮细胞的3D打印血管补片,为血管修复提供了新方法;我国科研团队利用生物材料成功打印出再生关节软骨,让关节缺损部位高质量修复成为     

PP/PLA盆底复合补片的制备与性能

以医用聚乳酸(PLA)切片为原料,采用静电纺丝技术制备PLA纤维膜,然后将其作为隔离层直接喷到两种不同的聚丙烯(PP)经编网眼结构网片上,制备PP/PLA盆底复合补片.对PP/PLA复合补片的表观形态、纤维直径、孔径、亲水性、断裂强力,以及PLA纤维膜与PP补片间的剥离强度进行试验研究.试验结果表明:复合补片中PLA纤维的直径较均匀,PP网片的结构对静电纺纤维膜的形态有很大影响,纤维膜趋于模仿接收网片的形态结构;两种结构的PP/PLA复合补片的水接触角均大于90°,即亲水性较差;PP补片和PLA纤维膜之间的剥离强度主要依靠物理吸附作用;PLA纤维膜的断裂强度较大、而断裂伸长率较小.     

经编疝修复补片的力学性能表征与临床意义

对具有三针开口经缎组织的疝修复补片进行抗张强度、延伸性和刚度的测试与评价,提出临床应用的建议.在强度与延伸性方面,由顶破测试结果表明,该结构补片的强度远大于腹壁的生理要求,但伸长率不能满足腹壁弹性要求.单向拉伸测试表明,密度对比系数K影响该结构补片力学各向异性,K值较高时更符合腹壁的各向异性特点.缝合牵拉和纵向撕裂性能符合腹壁的力学要求,但当横向线圈被破坏时,横向撕裂强力显著降低.该结构补片的弯曲刚度有正反面差异,临床学者应重视材料的正反面刚度与纵横向的力学差异,在进行剪裁时应避免破坏横向线圈.     

生物材料的3D打印研究进展

在生物医药领域,通过对生物材料或活细胞进行3D打印,可构建复杂生物三维结构如个性化植入体、可再生人工骨、体外细胞三维结构体、人工器官等,因而基于生物3D打印在个性化定制及复杂结构调控制造上的独特优势,综述了生物3D打印技术的基本工艺、应用领域与研究进展.重点针对3D打印生物材料这一研究热点,全面讨论了喷墨打印和注射挤出打印两种路径,分析总结了3D打印相关生物材料并应用于体外模型、医疗器械和植入体的制造以及可降解组织支架、细胞三维结构体的构建,最后对该技术未来发展趋势和研究重点提出展望.     

聚乙烯醇及改性聚乙烯醇/明胶多孔支架的体外生物相容性研究

以吐温80为发泡剂,采用乳化发泡/冷冻—解冻法制备多孔的聚乙烯醇(PVA)和改性聚乙烯醇/明胶(PVA/Gel)支架材料,用扫描电子显微镜(SEM)对其形貌进行观察,并通过体外细胞培养对支架的生物相容性进行评价.实验结果表明,用该方法制备的多孔支架具有良好的贯通性,且PVA/Gel支架贯通性高于PVA支架;细胞结果显示,乳化发泡法制备的多孔支架对细胞的黏附、增殖和形貌无不良影响;荧光染色结果表明,PVA/Gel支架由于引入了大量氨基,使得细胞的黏附力优于PVA支架,具有更好的生物相容性.     

无细胞猪真皮的生物相容性评价

采用猪皮制备的无细胞真皮基质,在基质上接种血管内皮细胞(VEC),鼠成纤维细胞(3T3),在细胞水平检测其生物相容性.采用MTT法检测VEC、3T3在基质上增殖活力;将复合培养1周的VEC-真皮复合物作组织切片,光镜下观察细胞生长状况.结果发现VEC在无细胞猪真皮基质上增殖迅速,并已经形成单层细胞膜片,某些局部区域已形成2～3层细胞膜片.结果说明采用的无细胞猪真皮基质具有良好的生物相容性,该材料可能有广泛的应用前景.     

宋代古船的三维激光扫描技术重建与模型3D打印

针对古文物的完整有效保存,文物研究、修复,以及其可能造成的毁损,提出采用三维激光扫描技术对文物进行数字化重建.构建文物真实三维模型,并通过3D打印技术制作文物的高精度实体复原模型.以宋代古船实体模型重建为例,对所提出的方法进行验证,研究结果表明:三维激光扫描技术和3D 打印技术可以提高文物历史信息的保存和修复效率,避免接触式测量文物造成的表面损坏,提高研究人员对文物分析研究的参与度.但是,对于表面纹理比较复杂的文物,这项技术依然存在精度上的缺陷.     

扫描速度对ZrO_2陶瓷膏体3D打印精度的影响

3D打印以其个性化定制的独特优势近年来在医疗修复领域迅速发展,挤出自由成型(EFF)工艺通过陶瓷膏体的分层堆积可以实现陶瓷义齿的定制化3D打印.以氧化锆为原料进行EFF系统的挤出成型工艺研究,主要从挤出丝、片层、立体模型3个方面探究了扫描速度对ZrO_2陶瓷膏体3D打印尺寸精度的影响.结果表明:扫描速度与打印制件精度的匹配存在最佳值,过快或过慢的扫描速度都不利于陶瓷膏体的成型;当扫描速度V_s=2 mm/s时打印的挤出丝、片层、立体模型尺寸误差小,打印精度较高.     

两亲性多臂星形聚合物的合成及其对聚乳酸纤维改性的应用研究

聚乳酸(PLA)是一种来源于可再生资源的热塑性脂肪族聚酯,具有诸多优异的性能,如生物可降解性、生物相容性及良好的机械性能,在生物医疗领域中得到了广泛应用.但是,PLA的高度疏水性不利于细胞在其表面的黏附,而且在体内降解的周期较长,这些缺点在一定程度上限制了聚乳酸在生物医疗领域中的应用.为了解决这一问题,该文采用开环聚合(ROP)与原子转移自由基聚合(ATRP)相结合的方法合成了两亲性多臂星形聚合物CD-(PCL-b-PAA)₂₁,并通过静电纺丝技术电纺CD-(PCL-b-PAA)₂₁和PLA的混合溶液制备了系列复合纤维膜.通过扫描电镜(SEM)和接触角仪对膜的形貌和表面润湿性能进行了表征.测试结果显示:电纺纤维表面光滑、无液滴或断裂等缺陷,这表明CD-(PCL-b-PAA)₂₁同PLA基体间的相容性良好,且随着CD-(PCL-b-PAA)₂₁含量的增加,纤维膜水的接触角逐渐减小,这意味着其表面的润湿性能逐渐提高,这为拓展PLA在生物领域中的应用提供了新途径.     

天然橡胶对聚乳酸的改性研究

为了更好地将聚乳酸(PLA)这种可以完全降解的环境友好型高分子材料应用在环保塑料这个领域中，并克服其固有的脆性.选用具有良好的韧性、生物相容性以及低成本可再生的天然橡胶(NR)来对PLA进行改性.采用动态硫化熔融加工的方法制备不同NR质量分数(5%～15%)的NR-PLA复合材料.通过机械性能测试发现，加入10%NR后，断裂伸长率由7.3%(PLA)升高到41.1%，表明NR对PLA具有显著增韧的效果；并且通过SEM发现两者之间相容性较好.本研究对进一步更好地应用PLA具有推进作用.     

改性羟基磷灰石/聚乳酸复合材料制备及其生物相容性评价

针对聚乳酸(PLLA)和羟基磷灰石(HA)两者复合时界面相容性差的问题,采用硅烷偶联剂十八烷基三氯硅烷(OTS)对HA颗粒进行了表面改性,通过热诱导相分离法制备了OTS-HA/PL-LA多孔复合材料.扫描电镜结果表明,OTS-HA/PLLA多孔复合材料中改性HA颗粒的分布较均匀,PLLA和改性HA颗粒之间的界面相容性得到了改善.孔隙率测试表明,OTS-HA/PLLA多孔复合材料的孔隙率均大于90%,适合骨修复材料对孔隙率的要求.细胞培养结果表明,复合材料对骨髓间充质干细胞的生长无抑制作用,细胞在材料表面能正常黏附、生长、增殖,具有良好的细胞附着形态和细胞增殖率,表现出了良好的生物相容性.     

对3D打印医疗器械管理的政策建议

 3D打印技术,又称为增材制造技术,是一种通过三维数据,通常由逐层加工的方式结合材料以制造构件的技术。近年来,随着技术的发展,3D打印已率先在医疗领域获得应用上的突破。这主要因为医疗行业个性定制化需求显著,鲜有标准的量化生产,而个性化、小批量和高精度恰是3D打印技术的优势所在^[1]。目前,3D打印在医疗器械领域的应用主要包括：体外医疗器械,如医疗模型、假肢、齿科手术模板等;个性化植入物,如颅骨修复、颈椎人工椎体及人工关节等;常规植入物,如关节柄的表面修饰、种植牙、补片等;加入细胞3D打印人体器官等^[2]。     

广州迈普：生物3D打印领域的领头羊

将生物3D打印迈向普罗大众 2008年,广州迈普再生医学科技有限公司（Medprin Regenerative Medical Technologies Co.Ltd,以下简称迈普）正式成立。公司的创办人是师从于美国克莱姆森大学托马斯.波兰教授的徐弢与袁玉宇。托马斯.波兰教授为何许人？其正是现代意义生物3D打印技术概念的最早提出者。这一技术概念是指打印细胞活体等材料,并定位于构建三维组织和器官的新型生物3D打印,即细胞和器官打印。     

C9石油树脂对3D打印沥青性能影响研究

SBS/胶粉复合改性3D打印沥青作为裂缝修补材料存在相容性不足的问题.为改善其储存稳定性并保证其高温性能,选用不同掺量的C₉石油树脂对3D打印沥青进行改性.根据针入度、软化点、延度、锥入度、弹性恢复率、177℃旋转黏度等试验,研究C₉石油树脂对3D打印沥青物理性能的影响;采用离析试验评价C₉石油树脂对3D打印沥青相容性的影响;通过温度扫描试验和多重应力蠕变恢复试验探究C₉石油树脂对3D打印沥青流变性能的影响;借助傅里叶变换红外光谱仪和荧光显微镜进一步分析3D打印沥青微观结构.宏、微观试验结果表明,当C₉石油树脂掺量从0%增加至4%,3D打印沥青的针入度和锥入度分别减小5.7%和6.3%,软化点和177℃旋转黏度分别提升1.25℃和0.42 Pa·s,延度和弹性恢复率小幅降低;3D打印沥青的48 h软化点差值从6.7℃降至1.6℃,相容性得到有效改善;3D打印沥青的高温稳定性和抗永久变形能力增强;3D打印沥青中芳香酚含量增加,聚合物改性剂均匀分布、充分结合形成更稳固的空间结构,此...     

PLLA/TCP复合骨组织载体框架的低温挤出成形

为制备骨组织工程的细胞与因子的三维载体框架,提出了聚左旋乳酸/磷酸三钙(PLLA/TCP)复合材料快速成形的低温挤出成形工艺,研究了此工艺制备骨组织载体框架的设备与工艺过程。分析了制备的载体框架的孔隙结构、孔隙率、力学性能,并通过犬桡骨20mm节段性缺损的修复实验分析了制备的载体框架的生物相容性、体内降解性能和骨传导性能。制备的载体框架具有良好的综合性能,可以作为骨组织再生修复的载体框架。     

聚醚醚酮/羟基磷灰石复合植入物的制备及性能研究

为了解决聚醚醚酮(PEEK)无法满足植入物材料的生物学性能要求的难题,提出采用熔融沉积成形(FDM)和溶液共混的方法,在聚醚醚酮基体表面涂覆聚醚醚酮/羟基磷灰石(HA)复合涂层,增强涂层与基体之间的结合,制备出高强度高生物活性的复合植入物,并研究了HA含量、烧结温度和烧结时间对复合植入物力学性能的影响。根据缺损模型制备出了具有复杂结构的个性化狗下颌髁状突PEEK/HA复合假体,对假体形状精度进行了评价,完成了假体置换实验,结合细胞毒性实验对复合植入物的生物相容性进行了评价。研究结果表明:HA的质量分数为40%时,涂层与基体结合强度较好。当烧结温度为240℃、烧结时间为20 min时,涂覆效果和样件的力学性能最好。细胞毒性实验和假体置换实验结果表明,采用该工艺制造的复合假体具有优良的生物相容性,且形状精度满足使用要求。     

上颌骨缺损颧种植体功能设计及生物力学评价

利用Branemark颧骨种植体,结合显微外科骨移植技术重建半侧缺损和全缺损上颌骨的形态和功能,并对重建的生物力学效果进行评价.基于CT扫描和图像及图形处理技术,建立标准人的模块化颅骨三维几何和有限元力学模型.基于该模型,模拟不同颌面骨缺损状态,设计上颌骨半侧和全缺损颧种植体长度、植入位置、植入方向,及常规种植体分布和数量,并利用有限元方法评价该设计的生物力学性能.结果表明,腓骨移植Branemark颧骨种植体种植修复半、全侧上颌缺损模型的应力分布中,应力最大值出现在颧种植体植入颧骨的颈部,颧种植体上应力值较周围支持组织的大,起到了颧突支柱对牙合力的传导作用;种植体结构中弯曲变化的位移不明显,并且种植体整体位移在颧骨附近逐渐减小为零.故腓骨重建颧种植修复上颌骨缺损方法能够有效传导牙合力,其周围支持组织具有良好的应力分布,是一种安全有效修复上颌缺损、恢复咀嚼功能的临床方法.     

表面修饰的金纳米棒的生物相容性和细胞摄取研究

制备了棒状纳米金颗粒并对其表面进行了修饰,研究了其生物相容性以及运载荧光物质进入细胞的功能.所制备的材料通过聚乙二醇稳定、采用双修饰的方法获得了具有活性-NH2基团存在、稳定性好且生物相容性高的表面修饰的金纳米棒.采用透射电子显微镜和紫外可见吸收光谱对表面修饰的金纳米棒进行了表征,运用MTT比色分析法通过细胞毒性研究了表面修饰的金纳米棒的生物相容性,用流式细胞仪和激光共聚焦显微镜考察了其运载荧光物质进入细胞的功能.结果表明,表面修饰的金纳米棒具有良好的生物相容性,具有作为荧光物质或药物载体的应用前景,可应用于疾病的诊断治疗.     

露天煤矿排土场生物修复与生态重建技术

大型露天矿区长期高强度开采驱动下的生态累积效应,以及其导致的植被受损、土壤退化、水土流失、水文失调和地质变化,已成为恢复生态学研究中亟待解决的问题.我国露天煤矿生态环境的恢复处于发展阶段,与国外有一定差距.根据国内外矿山生态环境保护与恢复治理技术规范、生态环境状况评价技术规范、土壤环境监测技术规范、区域生物多样性评价标准等指标体系,结合我国露天煤矿排土场生物修复与生态重建的研究现状进行了系统分析.结果表明:(1)我国露天煤矿排土场生态恢复主要以地貌重塑、土地复垦和植物修复为主要手段;(2)目前露天煤矿土地复垦研究作为生态重建的重要基础,土地复垦应考虑生态效果;(3)露天煤矿排土场生物修复作为生态恢复持续进行的关键,强调土壤基质改良、适宜性强的生物种类筛选、环境因子调控措施的技术耦合.(4)通过轻量化、绿色化、生态化的重建技术提升综合治理能力和水平.     

聚乳酸经编盆底修补网片的制备与热定型工艺

聚乳酸(PLA)生物相容性较好,在人体内可降解且产物的安全性较高。采用直径为0.138mm的国产PLA单丝,选用编链衬纬的经编网孔组织结构,在机号为E20的经编小样机上进行编织,制备得到可降解的PLA盆底修补网片。探讨了热定型工艺中的时间、温度对PLA网片的结构参数和力学性能的影响。结果表明,随着热定型温度的升高,网片的断裂强力增加,顶破强力降低,抗弯刚度增加,缝线拉脱力降低。网片在过高温度定型后性能改变明显,即网片变得更加脆硬并且易受冲击影响而发生断裂。网片在120和130℃下热定型后力学性能相近,但是高温更有利于稳定网片的尺寸和形状。热定型时间对网片的性能的影响基本无固定规律可寻,但是时间过长易导致网片的纵向弯曲刚度增加。因此基于稳定的强力和较低的弯曲刚度,PLA网片的热定型工艺选择温度为130℃,热定型时间为10min。以此工艺定型后的网片生物相容性显示:PLA网片厚重的结构和刚硬的性能特点导致网片暴露(发生率为13.33%),但是也使网片具有较低的收缩率(2.15±0.26)%。