3D打印技术的新进展为各种医疗应用打开了大门，包括定制植入物和心脏绷带。科罗拉多大学博尔德分校的研究人员与宾夕法尼亚大学合作开发了一种 3D 打印方法，可以生产出既坚固又柔韧的材料，能够适应人体的特定需求。
医用创新材料
该团队由科罗拉多大学博尔德分校生物前沿研究所的 Jason Burdick 教授领导，发明了一种可以承受心脏持续跳动、承受关节压力并适应不同形状和尺寸的材料。他们的研究成果发表在 8月2日的《科学》杂志上。
“心脏和软骨组织相似之处在于，它们的自我修复能力非常有限。一旦受损，就无法挽回了，”伯迪克说。“通过开发新的、更有弹性的材料来增强修复过程，我们可以对患者产生重大影响。”
伯迪克实验室的研究员马特·戴维森展示了一种专为各种医疗应用而设计的 3D 打印材料。
受自然启发的创新
传统生物医学设备通常是批量生产的，缺乏个性化植入的灵活性。3D 打印提供了一种解决方案，可以创建定制的形状和结构。与传统打印机不同，3D 打印机使用塑料、金属甚至活细胞等材料逐层构建物体。
水凝胶常用于制作隐形眼镜，是一种很有前途的人造组织和植入物材料。然而，传统的 3D 打印水凝胶在压力下经常会失效，要么在拉伸时断裂，要么在压力下破裂。
Burdick 团队从蠕虫身上汲取灵感，蠕虫通过自我缠绕形成坚固而又灵活的“团块”。通过用长分子链模拟这种缠绕，他们开发了一种名为 CLEAR（光照后持续固化，氧化还原引发）的新型打印方法。
卓越的弹性和附着力
测试表明，使用 CLEAR 打印的材料比使用传统 3D 打印方法打印的材料更耐用。一位研究人员甚至用自行车碾过样品，证明了其强度。此外，这些材料可以很好地粘附在动物组织和器官上。
“我们现在可以 3D 打印出足够坚固的粘合材料来机械支撑组织，”Burdick 实验室的研究员 Matt Davidson 说。
改变医疗保健的潜力
伯迪克设想这些材料可用于修复心脏缺陷、将组织再生药物直接输送到器官、支撑软骨，甚至用无针缝合线替代传统缝合线以最大限度减少组织损伤。
该团队已申请临时专利，并计划进一步研究以了解组织如何与这些新材料相互作用。
除了医学之外，该方法在研究和制造领域也有潜在的应用，通过消除额外能量来硬化零件的需要，提供了更加环保的 3D 打印过程。
“这是一种简单的 3D 处理方法，人们最终可以在自己的学术实验室以及工业中使用它来改善材料的机械性能，以用于各种应用，”Burdick 实验室的研究员、宾夕法尼亚大学生物工程系博士生 Abhishek Dhand 说。
欲了解更详细信息，请访问Science.org查阅完整研究报告。
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn6925
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