杜克大學研發(fā)新型水凝膠材料，可3D打印半月板等軟骨植入物

南極熊2017年4月21日訊/美國杜克大學正在開發(fā)一種新型生物3D打印材料。這種材料由水凝膠混合物構成，可以通過3D打印的方式制成人工半月板（脛股關節(jié)之間的兩個纖維軟骨組織），未來還有望用于制造其它軟骨植入物。

毫無疑問，這對于半月板損傷的患者來說是巨大的福音。要知道對于半月板損傷的治療，目前醫(yī)學界仍沒有找到太好的辦法（因為半月板絕大部分沒有血管，無法自行修復）。但半月板對于我們的運動來說又非常重要。正是因為有了它，我們的膝蓋受到的壓力和沖擊力才能夠被緩沖掉。而一旦它嚴重磨損甚至徹底消失，我們患上關節(jié)軟骨損傷和關節(jié)炎的幾率就會成倍增加。

現(xiàn)在回到正題 — 杜克大學的這項研究目前尚處于起步階段，但可行性已經得到驗證。在發(fā)表于《ACS Biomaterials Science and Engineering》的論文中（感興趣可以點擊文末的附件下載），他們就描述了如何在一天內利用一臺300美元的低成本3D打印機和新材料打印出半月形結構，再將其安裝到塑料膝蓋模型中的全過程。

值得一提的是，研究之所以選擇了水凝膠這種材料，主要是因為它的分子結構與軟骨十分相似。但同時，現(xiàn)有的水凝膠也存在著許多不足，比如強度明顯不如天然的人類組織，通過擠出的方式3D打印（即從噴嘴中擠出）出來后通常無法維持住形狀（因為組分大部分是水）。

所幸，杜克大學團隊已經找到了解決之道 — 他們的一位成員Feichen Yang（看名字至少也是華裔，贊一個）最近成功研制出了適合3D打印的水凝膠，方法是首先通過一種“雙重網絡”技術將兩種屬性迥異（一種堅硬強韌，另一種柔軟有彈性）的水凝膠融合，再向其中加入一種納米粘合劑。這種物質很神奇，可以讓混合水凝膠在受到切應力時呈液態(tài)（比如從打印頭擠出），但切應力一旦消失便能迅速轉化為固態(tài)。這樣，水凝膠在從噴嘴中擠出后就可以維持住形狀了。

更棒的是，這種混合水凝膠的性質還可以自由調整。從而令用它3D打印的植入物更逼真。而這通過傳統(tǒng)制造工藝根本無法實現(xiàn)。

這項新進展給予了杜克大學團隊強有力的信心，所以他們相信用不了多久，3D打印定制化軟骨植入物就會成為現(xiàn)實，而這尤其會令半月板損傷患者受益，因為半月板需要承受較大的壓力，如果形狀不合適不但達不到理想的效果，還會讓患者痛苦。

延伸閱讀：
《強生將與Aspect合作開發(fā)3D打印半月板》
《3D打印新突破：膝蓋半月板成功復制，即將投入臨床試驗》
《研究者開發(fā)出全新3D打印超強水凝膠可修復軟骨損傷》

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編譯自 3ders