一项新的 3D 打印技术突破为包括定制植入物和心脏绷带在内的各种医疗应用打开了大门。科罗拉多大学博尔德分校的研究人员与宾夕法尼亚大学合作，开发了一种能够生产坚固且灵活的材料的 3D 打印方法，该材料能够适应人体特定的需求。

用于医疗用途的创新材料

由科罗拉多大学博尔德分校生物前沿研究所的杰森·伯迪克教授领导的团队创造了一种能够承受心脏持续跳动、耐受关节压力并适应不同形状和尺寸的材料。他们的研究结果发表在 8 月 2 日的《科学》杂志上。

“心脏和软骨组织相似，它们自我修复的能力非常有限。一旦受损，就无法逆转，”伯迪克说。“通过开发新的、更具弹性的材料来增强修复过程，我们可以对患者产生重大影响。”

伯迪克实验室的研究助理马特·戴维森展示了一种设计用于各种医疗应用的 3D打印材料。

受自然启发的创新

传统的生物医学设备通常是大批量生产的，缺乏个性化植入物的灵活性。3D 打印通过能够创建定制形状和结构提供了解决方案。与传统打印机不同，3D 打印机使用塑料、金属甚至活细胞等材料逐层构建物体。

水凝胶常用于制造隐形眼镜，一直是人工组织和植入物的一种有前途的材料。然而，传统的 3D 打印水凝胶在压力下经常失效，要么拉伸时断裂，要么压力下开裂。

伯迪克的团队从蠕虫身上获得了灵感，蠕虫通过缠绕自己形成坚固而灵活的“球体”。通过模仿这种长分子链的缠绕，他们开发了一种称为 CLEAR（连续光照氧化还原引发固化）的新打印方法。

卓越的韧性和粘附性

测试表明，用 CLEAR 打印的材料比传统3D打印方法制造的材料更耐用。一位研究人员甚至用自行车碾过一个样本，证明了它的强度。此外，这些材料很好地粘附在动物组织和器官上。

“我们现在可以 3D 打印出足够坚固的粘合材料来机械支撑组织，”伯迪克实验室的研究助理马特·戴维森说。

转变医疗护理的潜力

伯迪克设想这些材料可用于修复心脏缺陷、将再生组织的药物直接输送到器官、支持软骨，甚至用无针选项取代传统缝合线，以最大限度地减少组织损伤。

该团队已申请临时专利，并计划进一步研究组织与这些新材料的相互作用。

除了医学领域，该方法在研究和制造领域也具有潜在应用，通过消除硬化零件所需的额外能量，提供了一种更环保的 3D 打印工艺。

“这是一种简单的 3D 加工方法，人们最终可以在自己的学术实验室和工业中使用它来改善各种应用材料的机械性能，”伯迪克实验室的研究员、宾夕法尼亚大学生物工程系博士生阿比谢克·丹德说。