丹麥開發(fā)出新型3D打印骨骼植入物 感染風(fēng)險低且可量身定制

2020年3月12日，南極熊獲悉，丹麥初創(chuàng)公司Particle3D開發(fā)了新的3D打印骨骼植入物。他們開創(chuàng)了一種新方法，用于3D打印輕巧的定制骨骼植入物，在緩慢消失之前與骨骼充分融合。這個技術(shù)感染風(fēng)險低，并且植入物是量身定制的（該方法可能很快就會與宇航員一起進(jìn)入太空?。?。

定制的“生物墨水”創(chuàng)造了多種可能性

傳統(tǒng)的植入物通常由不可降解的材料（例如聚合物或鈦合金）組成。 Particle3D使用由磷酸三鈣（TCP）粉末顆粒和脂肪酸制成的“生物墨水”。 TCP在重建手術(shù)中已經(jīng)使用了數(shù)十年，但通常由外科醫(yī)生從實體塊手動雕刻成所需的植入物形狀。例如，在刺激自然骨骼生長時，這種方法可能會限制TCP的好處。

Particle3D的工作過程，先掃描患者的骨頭或?qū)⒁胖弥踩胛锏膮^(qū)域。數(shù)據(jù)被輸入計算機(jī)程序，外科醫(yī)生和工作人員可以使用CAD計算機(jī)模型優(yōu)化植入物設(shè)計。然后，定制的植入物由Particle3D打印并發(fā)送到醫(yī)院進(jìn)行植入。

3D打印TCP使該公司能夠制造更多的多孔植入物。多孔結(jié)構(gòu)允許植入物充當(dāng)血管和天然骨骼生長的支架，并且隨著植入物被天然骨骼替代，植入物會隨著時間而降解。豬和小鼠的試驗顯示，在短短八周后，植入物中就會出現(xiàn)新的骨髓和血管。

3D打印和醫(yī)療保健

3D打印在醫(yī)療保健領(lǐng)域的使用與制造，逐漸從快速原型制作到大規(guī)模生產(chǎn)。

早期醫(yī)療保健中3D打印，使用案例包括在手術(shù)之前打印骨骼，身體部位和器官的3D模型，從而使外科醫(yī)生能夠在手術(shù)前更好地進(jìn)行可視化和練習(xí)。

定制、降低成本、縮短上市時間和分布式生產(chǎn)是3D打印在醫(yī)療保健領(lǐng)域的優(yōu)勢。 3DP4ME就是一個很好的例子。它是一個非營利性組織，致力于將助聽器帶給發(fā)展中國家數(shù)百萬目前用不起的人。通過3D掃描、3D建模和3D打印，這家非營利組織希望在未來五年內(nèi)在約旦等國家/地區(qū)提供12，000種量身定制的助聽器。

將藥物儲存在您的骨頭內(nèi)

對于3D打印骨植入物，好處之一是感染和術(shù)后并發(fā)癥的可能性很小。考慮到植入手術(shù)的范圍（通常需要切開皮膚以插入植入物），感染風(fēng)險會限制手術(shù)和隨后的恢復(fù)階段。以后必須再次移除一些聚合物或鈦植入物，這需要進(jìn)行二次手術(shù)。植入物還可能導(dǎo)致并發(fā)癥，例如肢體使用受限或慢性疼痛。

創(chuàng)建骨骼復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)的精確副本，人體在康復(fù)時可以逐漸降解這種骨骼，這可以使患者免于二次的手術(shù)和永久性健康問題。

與傳統(tǒng)植入物相比，Particle3D植入物還可以將藥物存儲在多孔材料中更長的時間。 傳統(tǒng)的植入物通常在插入前先用抗生素包被，但這些會在手術(shù)后幾天內(nèi)磨損掉。

但是使用多孔TCP打印骨骼也有一些缺點。 它的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)低于某些人類承重骨骼（例如我們的大腿骨）的抗壓強(qiáng)度。 抗壓強(qiáng)度會隨著時間的流逝而增加，但要達(dá)到手術(shù)前的強(qiáng)度水平可能還需要數(shù)年。

未來的3D打印骨骼？

其他幾個小組也在研究類似的方法。在紐約大學(xué)醫(yī)學(xué)院和紐約大學(xué)Langone Health醫(yī)院，科學(xué)家們一直在開發(fā)3D打印支架植入物，可以幫助諸如顱骨畸形兒童等患者群體。早期的研究結(jié)果表明，術(shù)后6個月，多達(dá)77％的骨支架被天然骨吸收并被天然骨替代，并且新生長的骨骼與原始骨骼一樣堅固。

但是，大多數(shù)研究小組發(fā)現(xiàn)自己和Particle3D處于同一階段上，告誡人們在人類中使用該技術(shù)可能還需要幾年的時間。部分原因是在3D打印供人類使用的生物材料方面的監(jiān)管審批問題。通常醫(yī)療許可通常是一個漫長的過程，因此，真正應(yīng)用到臨床的時間可能更長。
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