近日,来自北卡罗来纳州杜克大学的一组研究人员正在开发一种新颖的生物3D打印材料,可以用于为患者创建特异性软骨植入物。创新的软骨模拟材料由水凝胶混合物制成,可用于3D打印半月板植入物修复受损的膝盖。
对于遭受膝伤的任何人来说,都需要在其生活中佩戴膝盖支架,杜克大学的消息将会非常激动人心。最近在ACS生物材料科学与工程杂志发表的一篇文章中,杜克大学的一个研究团队描述了其开发基于水凝胶的材料的过程,该材料可以3D打印到定制的软骨模拟结构中。
虽然该项目还处于初期阶段,但研究人员确实证明了如何将300美元的低成本3D打印机用于将生物相容性材料3D打印为半月板状结构,然后将其植入膝盖塑料模型。
杜克大学化学副教授Benjamin Wiley解释说:“现在我们已经非常容易地在一个相对简单和廉价的过程中打印出与软骨机械性能相当接近的物体。”
对于那些不熟悉人类膝盖解剖结构的人来说,Menisci是一对基于软骨的“减震器”,位于大腿和胫骨之间。当我们运动时,它们基本上负责缓冲和保护我们的骨骼。但是,当我们的半月板保护我们的膝盖时,它们不会破坏自身,因为即使轻微的膝盖损伤也可能损伤软骨,导致疼痛,并可能引起关节炎等病症。
目前,用于修复或更换损伤的半月板的治疗方法是有限的,但是现有的植入物不如原始软骨那样强壮或者不完全生物相容。杜克大学正在进行的这项研究希望能够提供一种适合替代现有治疗方法,即提供生物相容性和强度的治疗方法。
在生物医学领域内,水凝胶的益处越来越明显,因为生物相容性材料具有与软骨相似的分子结构。然而,这些材料仍然存在一些挑战。“目前可用的凝胶真的不如人体组织那么强,一般来说,当它们从打印机喷嘴挤出时,它们不会停留在一起,因为它们主要是水,所以它们会遍布整个地方,”Wiley说。
杜克研究项目正在应对这些挑战,并发现了一种创新的方法来克服这些挑战,至少在3D打印方面。该团队的研究人员Feichen Yang一直在尝试将两种不同类型的水凝胶混合在一起:一个坚硬而强壮,另一个柔软而有弹性。
通过使用“双网络”技术组合两个水凝胶,该团队能够创建一个可以调整以具有特定属性的材料。然后,通过向混合物中加入纳米颗粒粘土,能够使水凝胶混合物支持3D可打印。正如研究人员解释的那样,粘土使水凝胶混合物在剪切应力(如挤出)时变成液体,然后在应力消失时固化。
通过他们的研究,研究人员希望,将来有一天,使用软骨模拟材料可以为待植入患者3D打印定制的形状。对于半月板处理,打印定制形状可以提供很大的好处。如Wiley所言:“形状对于半月板来说非常重要。在很大的压力下,如果它不完全符合你的话,那可能会滑落,或者让人虚弱或痛苦。”
此外,能够调节水凝胶的性质,使其变化(即,一端较软,中间更强)可以允许植入物更加模仿真正的半月板,这是在使用更传统的成型技术时不可能出现的壮举。
尽管技术处于初期阶段,但杜克大学的研究团队已经使用塑料膝盖模型展示了其可行性。更具体地说,团队3D扫描塑料膝盖模型并创建了半月板的3D模型,然后使用双网络水凝胶3D打印。据报道,整个过程只花了一天时间,这标志着一个新的希望的开始。
“这真的是一个刚刚发展的、有希望的领域,”Wiley评论道。“我希望这一研究结果可以轻松实现,这将有助于让许多其他人感兴趣,制造出更加逼真的半月板组织,使其机械性能更接近人体组织。”
来源:3D虎
为你推荐
资讯 圣因生物完成超 1.1 亿美元 B 轮融资,加速 RNAi 疗法全球布局
本轮融资由知名产业机构领投,国际主权基金、中国生物制药、君联资本等十余家机构跟投,全球制药巨头礼来公司战略入局,高瓴创投、启明创投等现有股东持续加码支持,融资规模创...
2025-12-12 16:59
资讯 投后估值达21.37亿元,实体瘤细胞治疗领军企业君赛生物递表港交所
君赛生物共有5款在研产品,其中核心产品也是进展最快的是GC101,正开展上市前的关键II期临床试验,有望成为国内首个获批上市的TIL细胞创新药
2025-12-12 09:24
资讯 ESMO-IO | ORR达41.7%!君赛生物GC101 TIL治疗晚期后线非小细胞肺癌I期数据首次公布
这不仅是全球首个无需高强度清淋化疗、无需IL-2给药的TIL疗法治疗肺癌的临床研究,也是国内首个公开披露该领域数据的注册性临床研究。
2025-12-12 09:17
资讯 君合盟生物启动重组 A 型肉毒毒素治疗成人上肢痉挛状态临床 III 期试验,并完成首例患者入组
该临床试验由复旦大学附属华山医院李放教授和上海市养志康复医院(即上海市阳光康复中心)靳令经教授联合牵头
2025-12-11 21:06
资讯 Medidata发布全新调研报告:临床试验AI应用价值凸显,超七成用户反馈“达到或超预期”
基于对来自全球制药公司、生物科技公司及合同研究组织(CRO)中超200位核心决策者的深度调研,报告显示,目前AI在改善患者招募、优化数据管理、控制运营成本和提升试验效率等方...
2025-12-11 20:57
资讯 近20年首个全新类别抗菌药物醋酸来法莫林纳入医保,开启中国成人社区获得性肺炎治疗普惠新篇章
该产品继2025年6月30日获得国家药品监督管理局批准用于治疗成人社区获得性肺炎(CAP)后又纳入国家医保目录
2025-12-11 20:50
资讯 专注 “生物学 + AI” ,普瑞基准完成超亿元 D 轮融资,加速 AI 驱动新药研发
本轮融资由信立泰、广投资本、申宏中恒基金联合领投,老股东金谷汇枫、聚翊投资持续跟投
2025-12-10 15:55
资讯 别把“嗜睡”当懒癌!新型促觉醒药翼朗清®获批,专注维持日间清醒
促觉醒药物翼朗清®(盐酸索安非托片)正式获得中国国家药品监督管理局(NMPA)批准,用于改善阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)伴有日间过度嗜睡(EDS)的成人患者的觉醒程度。
2025-12-10 11:04
资讯 复星医药将其GLP-1产品全球化权益授权辉瑞,总里程碑付款近150亿人民币
12月9日晚间,复星医药发布公告称,公司控股子公司药友制药、复星医药产业与辉瑞共同签订《许可协议》,(其中主要包括)由药友制药就口服小分子胰高血糖素样肽-1受体(GLP-1R)...
2025-12-10 09:12
资讯 Capricor Therapeutics公司宣布外泌体疗法Deramiocel在DMD三期中取得积极成果
近日,专注与外泌体疗法的Capricor Therapeutics(纳斯达克代码:CAPR)公司宣布其核心管线Deramiocel在杜氏肌营养不良症关键三期 HOPE-3 研究中取得积极成果。
2025-12-09 16:38
资讯 中药1类创新药剑指抑郁症治疗蓝海,远大医药GPN01360成功达到国内II期临床终点
国产抗抑郁症药物研发取得重大进展。近日,远大医药(0512 HK)的1 1类中药创新药GPN01360国内II期临床研究成功达到临床终点,产品表现出显
2025-12-08 18:27










