杜克大學(xué)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(guó)杜克大學(xué)正在開(kāi)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(gòu)成，可以通過(guò)3D打印的方式制成人工半月板（脛股關(guān)節(jié)之間的兩個(gè)纖維軟骨組織），未來(lái)還有望用于制造其它軟骨植入物。

毫無(wú)疑問(wèn)，這對(duì)于半月板損傷的患者來(lái)說(shuō)是巨大的福音。要知道對(duì)于半月板損傷的治療，目前醫(yī)學(xué)界仍沒(méi)有找到太好的辦法（因?yàn)榘朐掳褰^大部分沒(méi)有血管，無(wú)法自行修復(fù)）。但半月板對(duì)于我們的運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)又非常重要。正是因?yàn)橛辛怂覀兊南ドw受到的壓力和沖擊力才能夠被緩沖掉。而一旦它嚴(yán)重磨損甚至徹底消失，我們患上關(guān)節(jié)軟骨損傷和關(guān)節(jié)炎的幾率就會(huì)成倍增加。

現(xiàn)在回到正題 — 杜克大學(xué)的這項(xiàng)研究目前尚處于起步階段，但可行性已經(jīng)得到驗(yàn)證。在發(fā)表于《ACS Biomaterials Science and Engineering》的論文中（感興趣可以點(diǎn)擊文末的附件下載），他們就描述了如何在一天內(nèi)利用一臺(tái)300美元的低成本3D打印機(jī)和新材料打印出半月形結(jié)構(gòu)，再將其安裝到塑料膝蓋模型中的全過(guò)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?yàn)樗姆肿咏Y(jié)構(gòu)與軟骨十分相似。但同時(shí)，現(xiàn)有的水凝膠也存在著許多不足，比如強(qiáng)度明顯不如天然的人類(lèi)組織，通過(guò)擠出的方式3D打印（即從噴嘴中擠出）出來(lái)后通常無(wú)法維持住形狀（因?yàn)榻M分大部分是水）。

所幸，杜克大學(xué)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)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(gè)）最近成功研制出了適合3D打印的水凝膠，方法是首先通過(guò)一種“雙重網(wǎng)絡(luò)”技術(shù)將兩種屬性迥異（一種堅(jiān)硬強(qiáng)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(zhì)很神奇，可以讓混合水凝膠在受到切應(yīng)力時(shí)呈液態(tài)（比如從打印頭擠出），但切應(yīng)力一旦消失便能迅速轉(zhuǎn)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(zhì)還可以自由調(diào)整。從而令用它3D打印的植入物更逼真。而這通過(guò)傳統(tǒng)制造工藝根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

這項(xiàng)新進(jìn)展給予了杜克大學(xué)團(tuán)隊(duì)強(qiáng)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(huì)成為現(xiàn)實(shí)，而這尤其會(huì)令半月板損傷患者受益，因?yàn)榘朐掳逍枰惺茌^大的壓力，如果形狀不合適不但達(dá)不到理想的效果，還會(huì)讓患者痛苦。

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

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編譯自 3ders