杜克大学开发出修复膝盖损伤的3D打印软骨模拟材料

医疗健康 来源:3D虎
2017
04/25
14:44
3D虎 医疗健康

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

商务部对原产于美国、印度的进口相关医用CT球管发起反倾销立案调查,同时发起产业竞争力立案调查资讯

商务部对原产于美国、印度的进口相关医用CT球管发起反倾销立案调查,同时发起产业竞争力立案调查

产品描述为适用于16排及以上计算机断层扫描(CT)设备的进口医用X射线CT球管以及适配以上球管的管芯(包括单独管芯、球管半成品、完整球管等多种形式)。

2025-04-04 23:10

2025儿童视觉国际大会-星城(GVCC)成功举办资讯

2025儿童视觉国际大会-星城(GVCC)成功举办

国际视野全球智慧、共护儿童视觉健康

2025-04-04 14:52

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