匹兹堡大学研发3D打印修复断骨技术获突破

美国匹兹堡大学的研究人员一直在努力寻找一种方法来使用3D打印技术,以便更好地修复断裂,断裂的骨头,而无需使用金属钉之类的。近日,他们似乎已经找到了解决方案。

       如今,断胳膊断腿似乎都不是很严重的问题,因为大部分都很容易医治,对伤者不会造成任何持久的影响。但是,有时候一些严重的伤势,往往需要在患者体内打上钢钉之类的帮助受伤骨愈合。这些植入物长时间留在人体内,有时候会产生比较严重的副作用,比如感染、关节炎等。为此,美国匹兹堡大学的研究人员一直在努力寻找一种方法来使用3D打印技术,以便更好地修复断裂,断裂的骨头,而无需使用金属钉之类的。近日,他们似乎已经找到了解决方案。

 
 
       该校工程学教授Prashant Kumpta和他的团队开发出用镁和铁的合金制成的一种类似腻子似的材料,这种材料可以根据骨折的实际情况通过增材制造技术制成特定形状,然后植入伤处以辅助骨骼恢复。而且这种腻子似的材料不仅能够帮助修复骨骼,而且能够在骨骼愈合的同时自行溶解,当骨骼完全恢复之后它也就溶解完毕,不留下任何痕迹。
 
       据了解,这种腻子似的材料,是用一种专有的水基液体加上由磷酸钙组成的白色粉末,再加上一种保密的成份混合而成的。目前,这种材料已经成了研究团队工作的重点,研究人员希望该材料能够与3D打印技术相结合在医学领域产生更多的应用。
 
 
       Kumpta教授的这项研究得到了各路资金的大力支持。据统计,该项目先后得到的研究资金包括美国国防部的400万美元、美国国立卫生研究院的120万美元和宾夕法尼亚州的50万美元。另外,因为围绕着该材料和相关3D打印技术的研究,匹兹堡大学还获得了来自美国国家科学基金会(NSF)的300万美元以及America Makes的29.5万美元的资金支持。
 
       Kumpta解释说,在开发这种“腻子”材料过程中所面临的最大挑战,是要找到一种成分和材料,既不会伤害人的身体,又能够积极帮助新骨细胞的修复和生长。除此之外,这种材料还需要在合适的时间内被溶解掉,而且这种溶解的过程还不能在新的骨细胞硬化以前完成。
 
       目前这种“腻子”材料已经在兔子和大鼠身上完成了初始测试,Kumpta发现,在兔子身上,新骨细胞的生长和腻子材料的溶解总共花了大约8周的时间。
 
       研究团队的下一步就是要将这种材料报送美国食品药品管理局(FDA)批准。Kumpta相信这不会是一个问题,因为该材料的所有的成分组成都是已被FDA批准过的。目前,匹兹堡大学已获得该材料的专利,而且已授权一家外部公司,并通过该公司正在开展临床前试验。
 
       另外,研究人员也正在研究将镁合金用于3D打印支架。镁可以被人体吸收,并拥有与谷歌相似的性质,因此是一种辅助断骨愈合的理想材料。令人兴奋的是,研究人员已经找到一种方法来决定镁合金在骨折处溶解的速率。
 
       由于镁还没有得到FDA的批准,因此相对比较难以商业化。但是Kumpta相信它的使用可能是非常有益的,尤其是对于那些更为严重的骨折或骨断裂患者。镁合金支架搭配这种“腻子”材料可能意味着严重的骨折可以更有效地处理,而无需后续手术以除去目前用于治疗严重骨折的金属板。
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