可降解聚酯材料與3D打印技術的融合與創新，醫療應用潛力巨大
時間：2024-10-29 08:23 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
常見的可降解聚酯材料：包括聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）、聚ε-己內酯（PCL）、聚三亞甲基碳酸酯（PTMC）、聚對二環己酮（PPDO）等。這些材料通過不同的單體配比和共聚方式，可以調控其降解周期、力學性能和親疏水性等，以滿足不同的醫療需求。
可降解聚酯材料結合3D打印技術在醫用個性化定制中展現出巨大潛力，能夠精確制造符合患者需求的復雜醫療植入物、手術導板等，實現精準醫療的同時，材料在完成任務后可被人體吸收，減少二次手術風險，促進患者康復。
一、可降解聚酯材料在醫用的個性化定制
個性化的實現方式
1.單體配比和共聚方式：通過調整可降解聚酯材料的單體配比和共聚方式，可以精確調控材料的降解周期、力學性能和親疏水性等。
例如，聚乳酸（PLA）和聚ε-己內酯（PCL）的共聚物PLCL，可以通過改變PLA和PCL的比例，來實現對材料降解速率和力學性能的調控。
2.分子鏈結構設計：通過聚合物的分子量大小及分布寬度、末端改性、嵌段、支化、交聯、超支化等分子鏈結構設計，可以進一步調控材料的性能。
例如，通過引入韌性鏈段或構建交聯網絡，可以提高聚乳酸的強度和韌性。
3.聚集態結構調控：通過控制聚合物的取向、結晶等聚集態結構，可以實現對材料降解周期和力學性能的調控。
例如，通過牽伸取向誘導PLLA形成纖維狀晶體，可以實現力學自增強；通過成核劑調節PLLA材料的結晶度，可以調控材料的降解周期。
4.共混設計：通過共混等手段可以設計非均相體系的織態結構，有效調控可降解聚酯材料的性能。
例如，通過共混引入生物活性無機納米材料，可以提高可降解聚酯復合材料的力學強度及生物活性；通過共混引入可顯影材料，可以賦予可降解聚酯材料顯影效果。
個性化的應用實例
1.組織工程與再生醫學：可降解聚酯材料可于制備3D打印的組織工程支架，這些支架可以根據患者的具體需求進行個性化設計。例如，通過調節材料的降解速率和力學性能，可以制備出與患者組織相匹配的支架，從而促進組織的再生和修復。
2.手術輔助工具：3D打印技術還可以制造手術輔助工具，如手術導板、手術模型等。這些工具可以幫助醫生在手術前進行模擬和規劃，提高手術的精確性和安全性。
3.可降解醫療器械：如可降解支架等，這些器械在植入體內后能夠逐漸降解，避免了傳統金屬支架可能帶來的長期風險。同時，可降解支架的個性化設計可以更好地適應患者的血管結構，提高治療效果。
PCL、PLA以及PLCL在生物醫用材料領域各有其特點，PCL具有良好的生物相容性，降解可控，力學性能優良。但降解速率慢，強度相對較低。PLA生物降解完全，加工性能好，力學強度較高。但脆性大，降解速率可能過快。
PLCL結合了PCL的韌性和PLA的強度，降解周期可控，力學性能優良，生物相容性好。適用于軟骨修復、神經導管、血管支架及骨修復等多種組織工程應用。PLCL增材制造技術在組織工程中的應用具有顯著的優勢和潛力。
二、PLCL增材制造技術在組織工程中的應用
1.氣管外支架：采用具有形狀記憶功能的PLCL材料，通過3D打印技術制備出具有個性化形狀和尺寸的氣管外支架。該支架能夠在植入后迅速恢復預定形狀，為氣管提供穩定的支撐，同時具有良好的生物相容性和可降解性。
2.乳房植入物：根據患者的乳房形態和尺寸需求，采用可降解聚酯材料制備出個性化的乳房植入物。該植入物能夠隨著時間的推移逐漸降解，最終被人體吸收，避免了傳統植入物可能帶來的長期并發癥。
3.其他醫療器械：可降解聚酯材料還可以用于制備個性化的骨科植入物、心血管介入器械、可吸收縫合線等醫療器械。這些器械能夠根據患者的個體需求進行定制，提高治療效果和患者的生活質量。
聚生在組織工程中成功運用了PLCL增材制造技術，并拓展至醫用3D打印線材、生物3D打印以及醫用微球原料的SLS 3D打印等多個領域。
三、可降解生物醫用材料的應用
醫用3D打印線材
PLA醫用線材在3D打印頜面骨/顱骨修復、軟骨修復多孔支架、血管支架等方面具有重要應用價值，良好的生物可吸收性、高強度和延展性、生物相容性好等特點，使得PLA 3D打印線條在醫用領域得到廣泛的應用。例如可吸收頜面骨修復植入物、骨修復多孔支架。
醫用微球原料在SLS 3D打印中的應用
2024年7月23日，深圳光華偉業股份有限公司及其子公司深圳聚生生物科技有限公司成功研發的一項名為《一種醫用3D打印可控微球制備工藝》的技術，正式通過了國家知識產權局的審查，并榮獲國家發明專利授權。此發明專注于開發一種制備工藝，該工藝能夠確保醫用3D打印中使用的微球具有可控的粒徑和生物降解速率。
該制備工藝的核心在于實現了微球粒徑和生物降解速率的精確控制，為SLS 3D打印技術在醫療領域的應用提供了強有力的支持。
1.藥物遞送系統：
醫用微球可以作為藥物遞送系統的載體，通過SLS 3D打印技術精確制備具有特定結構和性能的微球。這些微球可以攜帶藥物成分，并在體內實現藥物的精準釋放，提高藥物的療效并降低副作用。
2.組織工程支架：
利用SLS 3D打印技術，可以制備具有仿生結構和機械性能的組織工程支架。醫用微球作為支架的組成部分，可以提供細胞生長所需的支撐和營養，促進組織的再生和修復。
3.細胞培養微環境：
通過SLS 3D打印技術，可以制備具有微孔結構和復雜幾何形狀的細胞培養微環境。醫用微球作為微環境的組成部分，可以提供細胞生長所需的附著點和營養物質，優化細胞培養條件。
生物3D打印
PCL是一種熱塑性聚酯，具有良好的生物相容性、可降解性和機械性能。PCL原料可以通過不同的3D打印技術（如熔融沉積建模FDM、選擇性激光燒結SLS等）進行加工，形成具有復雜結構和功能的3D打印制品。
顆粒熔融擠出是生物3D打印中的一種重要過程，它通過將PCL顆粒加熱至熔融狀態，然后通過噴嘴擠出到打印平臺上，逐層堆積形成3D結構。這一過程具有高精度、高效率和高靈活性等優點，可以滿足不同醫療需求。
1.組織工程：PCL可以作為組織工程支架材料，用于支持細胞生長和分化，促進組織修復和再生。通過生物3D打印技術，可以制備具有復雜結構和功能的組織工程支架，為組織修復和再生提供更好的支持。
2.外科手術規劃：利用PCL原料打印出患者特定部位的3D模型，有助于外科醫生進行手術規劃和模擬操作。這可以提高手術的精確性和安全性，降低手術風險。
3.醫療器械和植入物：PCL原料還可以用于制造醫療器械和植入物，如手術導板、骨釘、骨板等。這些醫療器械和植入物具有良好的生物相容性和機械性能，可以滿足不同醫療需求。
深圳聚生專注于醫用級單體、聚合物（特別是PLA、PCL、PLGA等關鍵材料）及其微球的精密加工，同時輔以其他聚合物材料、前沿的醫用3D打印材料以及多元化的加工服務，形成了一個全面且專業的產品體系。深圳聚生主要服務于可吸收醫療器械的制造商、科研院所及研究機構，深度聚焦于醫美填充劑、可吸收骨科器材、心血管介入設備以及可吸收縫合線等關鍵醫療領域的創新應用開發。通過提供這些高性能的醫用材料及其加工服務，致力于滿足并推動這些行業在技術創新和產品升級上的需求，為提升醫療質量和患者福祉貢獻力量。
生物醫用高分子材料行業正蓬勃發展，展現出廣闊的未來前景。
(責任編輯：admin)
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