丹麥Particle3D可吸收降解3D打印骨骼植入物

2020年3月12日，南極熊獲悉，丹麥初創(chuàng)公司Particle3D開發(fā)了新的3D打印骨骼植入物。他們開創(chuàng)了一種新方法，用于3D打印輕巧的定制骨骼植入物，在緩慢消失之前與骨骼充分融合。這個(gè)技術(shù)感染風(fēng)險(xiǎn)低，并且植入物是量身定制的（該方法可能很快就會(huì)與宇航員一起進(jìn)入太空！）。

定制的“生物墨水”創(chuàng)造了多種可能性
傳統(tǒng)的植入物通常由不可降解的材料（例如聚合物或鈦合金）組成。 Particle3D使用由磷酸三鈣（TCP）粉末顆粒和脂肪酸制成的“生物墨水”。 TCP在重建手術(shù)中已經(jīng)使用了數(shù)十年，但通常由外科醫(yī)生從實(shí)體塊手動(dòng)雕刻成所需的植入物形狀。例如，在刺激自然骨骼生長(zhǎng)時(shí)，這種方法可能會(huì)限制TCP的好處。

Particle3D的工作過(guò)程，先掃描患者的骨頭或?qū)⒁胖弥踩胛锏膮^(qū)域。數(shù)據(jù)被輸入計(jì)算機(jī)程序，外科醫(yī)生和工作人員可以使用CAD計(jì)算機(jī)模型優(yōu)化植入物設(shè)計(jì)。然后，定制的植入物由Particle3D打印并發(fā)送到醫(yī)院進(jìn)行植入。

3D打印TCP使該公司能夠制造更多的多孔植入物。多孔結(jié)構(gòu)允許植入物充當(dāng)血管和天然骨骼生長(zhǎng)的支架，并且隨著植入物被天然骨骼替代，植入物會(huì)隨著時(shí)間而降解。豬和小鼠的試驗(yàn)顯示，在短短八周后，植入物中就會(huì)出現(xiàn)新的骨髓和血管。

3D打印和醫(yī)療保健

3D打印在醫(yī)療保健領(lǐng)域的使用與制造，逐漸從快速原型制作到大規(guī)模生產(chǎn)。

早期醫(yī)療保健中3D打印，使用案例包括在手術(shù)之前打印骨骼，身體部位和器官的3D模型，從而使外科醫(yī)生能夠在手術(shù)前更好地進(jìn)行可視化和練習(xí)。

定制、降低成本、縮短上市時(shí)間和分布式生產(chǎn)是3D打印在醫(yī)療保健領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。 3DP4ME就是一個(gè)很好的例子。它是一個(gè)非營(yíng)利性組織，致力于將助聽器帶給發(fā)展中國(guó)家數(shù)百萬(wàn)目前用不起的人。通過(guò)3D掃描、3D建模和3D打印，這家非營(yíng)利組織希望在未來(lái)五年內(nèi)在約旦等國(guó)家/地區(qū)提供12,000種量身定制的助聽器。

將藥物儲(chǔ)存在您的骨頭內(nèi)

對(duì)于3D打印骨植入物，好處之一是感染和術(shù)后并發(fā)癥的可能性很小?？紤]到植入手術(shù)的范圍（通常需要切開皮膚以插入植入物），感染風(fēng)險(xiǎn)會(huì)限制手術(shù)和隨后的恢復(fù)階段。以后必須再次移除一些聚合物或鈦植入物，這需要進(jìn)行二次手術(shù)。植入物還可能導(dǎo)致并發(fā)癥，例如肢體使用受限或慢性疼痛。


創(chuàng)建骨骼復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)的精確副本，人體在康復(fù)時(shí)可以逐漸降解這種骨骼，這可以使患者免于二次的手術(shù)和永久性健康問(wèn)題。

與傳統(tǒng)植入物相比，Particle3D植入物還可以將藥物存儲(chǔ)在多孔材料中更長(zhǎng)的時(shí)間。 傳統(tǒng)的植入物通常在插入前先用抗生素包被，但這些會(huì)在手術(shù)后幾天內(nèi)磨損掉。


但是使用多孔TCP打印骨骼也有一些缺點(diǎn)。 它的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)低于某些人類承重骨骼（例如我們的大腿骨）的抗壓強(qiáng)度。 抗壓強(qiáng)度會(huì)隨著時(shí)間的流逝而增加，但要達(dá)到手術(shù)前的強(qiáng)度水平可能還需要數(shù)年。

未來(lái)的3D打印骨骼？

其他幾個(gè)小組也在研究類似的方法。在紐約大學(xué)醫(yī)學(xué)院和紐約大學(xué)Langone Health醫(yī)院，科學(xué)家們一直在開發(fā)3D打印支架植入物，可以幫助諸如顱骨畸形兒童等患者群體。早期的研究結(jié)果表明，術(shù)后6個(gè)月，多達(dá)77％的骨支架被天然骨吸收并被天然骨替代，并且新生長(zhǎng)的骨骼與原始骨骼一樣堅(jiān)固。

但是，大多數(shù)研究小組發(fā)現(xiàn)自己和Particle3D處于同一階段上，告誡人們?cè)谌祟愔惺褂迷摷夹g(shù)可能還需要幾年的時(shí)間。部分原因是在3D打印供人類使用的生物材料方面的監(jiān)管審批問(wèn)題。通常醫(yī)療許可通常是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，因此，真正應(yīng)用到臨床的時(shí)間可能更長(zhǎng)。