科学家开发出与人骨成分相似的可3D打印材料

医疗健康 来源:天工社
2016
05/13
11:21
天工社 医疗健康

大约在20年前,Bob Pilliar教授开始寻找合成骨的替代材料。一度,塑料、金属和陶瓷都曾经被认为是可用于关节置换的最新和最好的材料,但是它们对患者的疼痛缓解和活动能力的恢复是有前提的,那就是这些材料不能持久。Pilliar被称为加拿大的陶瓷材料之父。

如今,通过与另外两位研究者携手,已经成为多伦多大学牙医学院、生物材料与生物医学工程学院名誉教授的Pilliar找到了可以用来制造未来植入物的天然成分。要取代人造的膝关节和髋关节,他的部件必须是生物降解、持久和针对患者的特点量身定做的。

最终,研究人员们找到了一种以磷酸钙形式存在的有效配方。这种粉末是由与人类骨骼中同样的矿物成分组成的,它来自美国种子巨头孟山都公司已经放弃开发的一种可降解生物材料。经过一番研究,Pilliar和他的同事们相信自己已经找到了可以创建骨骼替代材料的正确化合物,在此之后他们需要的只是找到合适的制造方式。

为此,一位年轻的机电一体化工程师Mihaela Vlasea接下了这个任务。她是增材制造领域中的高手。她根据这一材料的特点和要求,专门开发出了一台定制的3D打印机。据天工社了解,这台设备有一个双门冰箱那么大,它使用紫外线来将磷酸钙粉末粘结在一起。使用这台机器,Vlasea以针尖大小的精度在植入内部制造管道和空腔。

形象地说,这种3D打印的骨骼植入物就像一个蚁丘,其内部布满了用于运送养分的管道网络,而且这个网络的出口就是植入物表面的一个个小孔。一旦植入,人体的骨细胞就会在散播开来,并与骨骼结构机械互锁在一起。

“我们在该部件内部安排细孔的方式基本上能够使自然骨在植入物内以不同的速率生长。”她说,并补充称该方法也可以应用于设计燃料电池和牙科植入物。

随着时间推移,聚磷酸钙被人体吸收,而患者的组织和细胞则长成了人工植入物的形状。“我们希望能够用它来代替人工关节,和拜托所有的金属材料。但是在短期内,我们还只能尝试用它来代替小块的骨头。”Pilliar教授说。“如果我们获得成功,再进一步尝试用它来生成更大的关节。

除此之外,Pilliar教授也在开发人类软骨的替代物,如果成功,对于众多的关节炎患者来说无疑是一大福音。

与我们的常识不同,关节炎患者实际上并不只限于城市里的老年人。这种疾病主要是由外伤、畸形的关节或运动损伤引起的。目前由于软骨细胞不能再生,对于它的治疗手段十分有限。

”现在,如果关节受损的话,是没有真正的治疗手段是可以刺激其修复的。“Mount Sinai医院的病理学和实验室医学主任Rita Kandel:”最终,你只能依靠用金属和塑料材质制成的替代物。“

作为这一骨骼项目的三个主要研究者之一,Kandel曾经与Pilliar教授和多伦多大学的研究员Marc Grynpas共同合作了二十多年。

据她说,当今这种统一规格的植入物的使用寿命在20到30年之前,在此之后就需要再动手术来更换新的植入物。Kandel希望通过使用患者自己的组织和细胞打造的”生物关节替换物“来解决这个问题。

为此,Kandel尝试从患者的骨髓中提取干细胞,然后在实验室里重新编码,培养成不成熟的软骨细胞。这批细胞经过几个星期的时间之后成熟,研究人员将其层积在滑铁卢大学3D打印的钙磷酸盐植入物上并使其生长。据天工社了解,该植入物一旦通过手术植入体内,就能够自然地发挥功能,甚至可以治愈自己。

Kandel将其称为”生物性重铺表面(biological resurfacing)“,该技术进一步降低了植入物在植入人体之后遭受排异反应的可能性。”如果你使用患者自己的细胞的话,它们就不会被人体认为是外来的异物。“她说并补充称这种新型的治疗手段可以从根本上阻止关节炎的发展。

虽然这种定制植入物可能的价格到现在还不得而知,但Kandel预期该产品商业化之后会更加便宜,因为其使用的原材料价格很低。此外,她估计这类新型的人工关节”生物替代物“在未来十年之内将得到广泛应用。

与此同时,研究人员们正在通过动物试验来测试使用这种新方法修复小骨替代品德可行性,他们预计这一研究将还要持续两年。

(编译自Toronto Star)

来源:天工社

为你推荐

湖北医保局发布全国首个脑机接口医疗服务价格资讯

湖北医保局发布全国首个脑机接口医疗服务价格

侵入式脑机接口置入费为6552元 次,侵入式脑机接口取出费为3139元 次,非侵入式脑机接口适配费为966元 次

2025-04-03 09:37

悦唯医疗完成近亿元A++轮投资,加速重症冠心病诊疗全流程创新器械研发与国产替代资讯

悦唯医疗完成近亿元A++轮投资,加速重症冠心病诊疗全流程创新器械研发与国产替代

此次融资将主要用于深化冠心病诊疗全流程创新器械和脉动式左心室辅助系统等新产品的研发,以及加速已获准上市的心脏稳定器等产品的市场推广。

2025-04-03 09:28

海尔盈康一生启动孤独症儿童关爱行动,创新罕见病可持续公益新生态资讯

海尔盈康一生启动孤独症儿童关爱行动,创新罕见病可持续公益新生态

本次活动聚焦孤独症儿童的诊疗,探讨交流AI赋能全流程防治康体系创新、前沿性生物科技诊疗技术等话题,旨在通过生态联盟的力量推动医学研究、科技创新与人文关怀的融合,让“星...

2025-04-03 09:11

诺华创新药物飞赫达®(盐酸伊普可泮胶囊)C3G适应症在中国获批资讯

诺华创新药物飞赫达®(盐酸伊普可泮胶囊)C3G适应症在中国获批

首款且唯一选择性靶向C3G病因药物,填补临床治疗空白

2025-04-02 18:14

国家卫健委:商业化人源细胞系是否纳入人类遗传监管?资讯

国家卫健委:商业化人源细胞系是否纳入人类遗传监管?

4月1日,国家卫健委科教司发布《人类遗传资源管理有关问题解答之一》。

2025-04-02 17:49

《NPJ digital medicine》刊发李冬梅教授团队成果:AI赋能高效识别眼睑肿物资讯

《NPJ digital medicine》刊发李冬梅教授团队成果:AI赋能高效识别眼睑肿物

亚太眼整形外科学会主席、中华医学会眼科分会眼整形眼眶病学组副组长李冬梅教授团队携手爱尔数字眼科研究所,在《NPJ digital medicine》(影响因子:12 4)学术期刊发表团队...

文/李林 2025-04-02 10:27

角膜移植点燃生命之光,爱尔眼科致敬全国角膜器官捐献者资讯

角膜移植点燃生命之光,爱尔眼科致敬全国角膜器官捐献者

角膜病是我国第二大致盲眼病

文/屈慧莹 2025-04-02 09:36

千亿GLP-1市场再添重磅产品,华东医药司美格鲁肽注射液国内上市申请获受理资讯

千亿GLP-1市场再添重磅产品,华东医药司美格鲁肽注射液国内上市申请获受理

本次申报适应症为成人2型糖尿病患者的血糖控制

2025-04-01 17:34

默克全球执行副总裁周虹:合作与创新是默克未来五年战略的两大关键词资讯

默克全球执行副总裁周虹:合作与创新是默克未来五年战略的两大关键词

近日,德国默克医药健康全球执行副总裁、中国及国际市场负责人周虹带领医药健康中国及国际市场管理团队开启了2025年度首次“中国行”。

2025-04-01 17:11

首个且唯一,阿斯利康PD-L1单抗获FDA批准治疗肌层浸润性膀胱癌资讯

首个且唯一,阿斯利康PD-L1单抗获FDA批准治疗肌层浸润性膀胱癌

度伐利尤单抗联合吉西他滨和顺铂作为新辅助治疗,随后度伐利尤单抗作为根治性膀胱切除术后的辅助单药治疗,用于治疗肌层浸润性膀胱癌成年患者。

2025-04-01 14:37

全国首个,湖北为脑机接口医疗服务定价资讯

全国首个,湖北为脑机接口医疗服务定价

昨日(3月31日),据“湖北发布”消息,湖北省医保局发布全国首个脑机接口医疗服务价格,其中,侵入式脑机接口置入费6552元 次,侵入式脑机接口取出费3139元 次,非侵入式脑机...

2025-04-01 11:03

一款国产创新流感药,获批资讯

一款国产创新流感药,获批

近日,据国家药监局官网信息显示,青峰医药下属子公司江西科睿药自主研发的1类创新药玛舒拉沙韦片(商品名:伊速达)正式获批上市,用于既往健康的12岁及以上青少年和成人单纯性...

2025-04-01 10:22

26省联盟药品集采启动,聚焦妇科用药和造影剂资讯

26省联盟药品集采启动,聚焦妇科用药和造影剂

近日,山西省药械集中招标采购中心发布《关于做好二十六省联盟药品集中带量采购品种数据填报工作的通知》,开展相关采购数据填报工作。

2025-03-31 21:48

优时比罗泽利昔珠单抗注射液(优迪革)中国获批,全球首个且唯一双亚型创新药治疗全身型重症肌无力资讯

优时比罗泽利昔珠单抗注射液(优迪革)中国获批,全球首个且唯一双亚型创新药治疗全身型重症肌无力

作为唯一人源化、高亲和力且具备创新修饰结构的IgG4单抗,关键Ⅲ期MycarinG试验证实罗泽利昔珠单抗注射液(优迪革®)较安慰剂显著改善全身型重症肌无力患者的多个临床终点与结局。

2025-03-31 15:58

从手术麻醉到生命全周期护航,麻醉学科发展拓宽生命边界资讯

从手术麻醉到生命全周期护航,麻醉学科发展拓宽生命边界

3月26日,由中华医学会麻醉学分会、中国医师协会麻醉学医师分会等23家学协会共同举办的2025年中国麻醉周学术活动的启动仪式举办,该活动以“生命之重,大医精诚——守生命保驾护...

2025-03-31 15:30

欧狄沃联合逸沃成为中国目前唯一获批的肝细胞癌一线双免疫联合疗法资讯

欧狄沃联合逸沃成为中国目前唯一获批的肝细胞癌一线双免疫联合疗法

欧狄沃联合逸沃对比仑伐替尼或索拉非尼,可显著改善不可切除肝细胞癌一线患者的总生存期(OS),客观缓解率(ORR)可改善近3倍,中位缓解持续时间(mDOR)达30个月

2025-03-31 13:45

罗氏制药榜首 “现金牛” 产品罗可适(奥瑞利珠单抗)在华获批:开启多发性硬化症一年两次治疗新时代资讯

罗氏制药榜首 “现金牛” 产品罗可适(奥瑞利珠单抗)在华获批:开启多发性硬化症一年两次治疗新时代

罗氏制药今日(3月31日)宣布,其旗下创新药罗可适®(Ocrevus®,通用名:奥瑞利珠单抗注射液 ocrelizumab injection)正式获得中国国家药品监督管理局批准,每六个月静脉输...

2025-03-31 13:39

与拜耳“分手”后,华堂宁卖得更好了资讯

与拜耳“分手”后,华堂宁卖得更好了

日前,华领医药公布了华堂宁被纳入国家医保目录后首个完整年的业绩数据。

2025-03-31 11:21

三生有幸,医者仁心:三生制药向全体医药工作者致敬!资讯

三生有幸,医者仁心:三生制药向全体医药工作者致敬!

3月30日是国际医师节,由三生制药公益支持的以“三生有幸,医者仁心”为主题的公益活动,携手20位医生代表,以寄语海报的形式,共同向全体医护人员表达诚挚的祝福与关爱。

2025-03-30 17:38