陶瓷也可以用来制作植入物?植入6个月77%被吸收

陶瓷也可以用来制作植入物?植入6个月77%被吸收
2018年08月11日 11:34 3D打印文化博物馆

说到骨科植入物呢,相信大家或多或少都有所了解。

随着社会老龄化人口的增加,骨质疏松、关节炎和其他肌肉骨骼疾病的发生,骨科植入物作为有效的治疗方法,帮助很多人摆脱了病魔困扰。

以往,骨科植入物主要面向老年人。而现在越来越多地用于整个民众,用来治疗关节炎或取代损坏的关节。这些植入物为人体健康,在恢复正常骨骼功能等方面,起到了重要的作用。

如今发展较为成熟的3D打印骨科植入物,是利用金属材料制成的,大多为钛合金,也有一些是钴铬合金、不锈钢合金。早在2007年时,意大利的一名医学博士在美国GE的技术支持下,为一位晚期关节炎患者植入了世界上第一个3D打印的髋臼杯。也就是替换人工髋关节。

3D打印的植入物结构,与人体结构是相似的,都是有很多细微空隙的结构。这样的结构,有利于患者的骨头能快速长入金属髋臼杯之中。

据了解,几个月后,该患者做了一次CT扫描,结果图像显示她的骨组织已经开始逐渐长入3D打印的植入体细胞内了。

或许好奇的你会问,植入物植入人体后,要不要再取出来?

骨科植入物大致可分为:永久性植入物和暂时性植入物。

永久性的植入物大多为髋关节、膝关节,它们起到了替代人类关节的作用,属于永久性植入物。

暂时性植入物是为了加速骨骼、韧带的牢固愈合,比如踝关节骨折中的螺钉。在患者下地行走前需要取出,否则影响愈合。

除了以上两种,也有很多植入物介于可取与不取之间,需要根据植入物材质、患者的年龄和生理状况综合考虑。

而在医学界,3D打印植入物的寿命仍然是一个谜。

大多数的髋关节患者,往往在10年后就经常需要更换钛合金植入物,如果幸运的话,可以持续使用15年或20年。尽管听起来很美好,但金属植入物也存在一些缺点,比如金属材料不可在人体降解,金属材料会随着环境的温度高低变化受冷受热......

因此呢,很多医学专家和研发人员开始探索另一种材料:陶瓷。

这里说的陶瓷,可不是你想到的陶器,更不是碗。这里说的是生物陶瓷,直接用于人体的医用陶瓷材料,比如可应用于人工骨、人工关节、人工齿根等等。

看来,除了金属材料,病人又多了一个选择。

最新的研究表明,3D打印的陶瓷植入物有助于骨骼生长。来自纽约大学的研究人员开发出3D打印陶瓷植入物,在植入实验动物体内后,在未来的24周的观察中成功地使实验动物的骨再生。

根据最新的论文描述,陶瓷植入物被用作生物活性支架。纽约大学医学院的外科医生说,他们植入的支架,被测试动物的身体自然吸收。研究人员希望,该技术对患有不愈合骨缺损的患者有用。

打印过程,类似于熔融挤出

“我们的3D打印支架是最好的植入物,因为它具有再生真骨的能力,”研究高级研究员、生物医学工程师Paulo Coelho博士说。 “这些植入物适用于出生后患有颅骨变形的儿童,以及寻求修复受损肢体的退伍军人。”

Paulo Coelho博士

与其他柔性实验骨植入物相比,3D打印陶瓷植入物与真实骨的形状和成分非常相似。

陶瓷植入物的材料由天然骨中的相同化学物质组成,使植入物可再吸收。另外通过添加血液稀释剂,可将骨形成速度提高50%以上,还吸引骨干细胞,刺激新生骨中滋养血管和骨髓的形成。

目前为止,研究人员已经测试了小老鼠的头骨、小兔子的四肢骨中的植入物。他们发现,植入后6个月,每个支架大约77%的部分被动物吸收。负重测试还表明,新骨的强度与原始的未受损骨相当。

医生们在观察3D打印机

接下来,该团队计划在较大只的动物身上测试3D打印陶瓷植入物。不过别高兴得太早,临床试验可能需要好几年的时间,等用到人体上还需要很长时间的研究和证明。但技术的突破已经让我们看到了3D打印大规模应用的曙光。

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