可降解聚酯材料与3D打印技术的融合与创新，医疗应用潜力巨大
时间:2024-10-29 08:23 来源:南极熊 作者:admin 点击:次
| 可降解聚酯材料：可降解聚酯材料是一类具有生物降解性的高分子材料，它们能够在自然环境中或通过生物体内的酶解作用，逐渐分解为小分子物质，最终被生物体吸收或排出体外。这类材料因其良好的生物相容性、可降解性和加工性能，在医疗领域有着广泛的应用前景。 常见的可降解聚酯材料：包括聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）、聚ε-己内酯（PCL）、聚三亚甲基碳酸酯（PTMC）、聚对二环己酮（PPDO）等。这些材料通过不同的单体配比和共聚方式，可以调控其降解周期、力学性能和亲疏水性等，以满足不同的医疗需求。 可降解聚酯材料结合3D打印技术在医用个性化定制中展现出巨大潜力，能够精确制造符合患者需求的复杂医疗植入物、手术导板等，实现精准医疗的同时，材料在完成任务后可被人体吸收，减少二次手术风险，促进患者康复。 一、可降解聚酯材料在医用的个性化定制 个性化的实现方式 1.单体配比和共聚方式：通过调整可降解聚酯材料的单体配比和共聚方式，可以精确调控材料的降解周期、力学性能和亲疏水性等。 例如，聚乳酸（PLA）和聚ε-己内酯（PCL）的共聚物PLCL，可以通过改变PLA和PCL的比例，来实现对材料降解速率和力学性能的调控。 2.分子链结构设计：通过聚合物的分子量大小及分布宽度、末端改性、嵌段、支化、交联、超支化等分子链结构设计，可以进一步调控材料的性能。 例如，通过引入韧性链段或构建交联网络，可以提高聚乳酸的强度和韧性。 3.聚集态结构调控：通过控制聚合物的取向、结晶等聚集态结构，可以实现对材料降解周期和力学性能的调控。 例如，通过牵伸取向诱导PLLA形成纤维状晶体，可以实现力学自增强；通过成核剂调节PLLA材料的结晶度，可以调控材料的降解周期。 4.共混设计：通过共混等手段可以设计非均相体系的织态结构，有效调控可降解聚酯材料的性能。 例如，通过共混引入生物活性无机纳米材料，可以提高可降解聚酯复合材料的力学强度及生物活性；通过共混引入可显影材料，可以赋予可降解聚酯材料显影效果。 个性化的应用实例 1.组织工程与再生医学：可降解聚酯材料可于制备3D打印的组织工程支架，这些支架可以根据患者的具体需求进行个性化设计。例如，通过调节材料的降解速率和力学性能，可以制备出与患者组织相匹配的支架，从而促进组织的再生和修复。 2.手术辅助工具：3D打印技术还可以制造手术辅助工具，如手术导板、手术模型等。这些工具可以帮助医生在手术前进行模拟和规划，提高手术的精确性和安全性。 3.可降解医疗器械：如可降解支架等，这些器械在植入体内后能够逐渐降解，避免了传统金属支架可能带来的长期风险。同时，可降解支架的个性化设计可以更好地适应患者的血管结构，提高治疗效果。 PCL、PLA以及PLCL在生物医用材料领域各有其特点，PCL具有良好的生物相容性，降解可控，力学性能优良。但降解速率慢，强度相对较低。PLA生物降解完全，加工性能好，力学强度较高。但脆性大，降解速率可能过快。 PLCL结合了PCL的韧性和PLA的强度，降解周期可控，力学性能优良，生物相容性好。适用于软骨修复、神经导管、血管支架及骨修复等多种组织工程应用。PLCL增材制造技术在组织工程中的应用具有显著的优势和潜力。 二、PLCL增材制造技术在组织工程中的应用 1.气管外支架：采用具有形状记忆功能的PLCL材料，通过3D打印技术制备出具有个性化形状和尺寸的气管外支架。该支架能够在植入后迅速恢复预定形状，为气管提供稳定的支撑，同时具有良好的生物相容性和可降解性。  2.乳房植入物：根据患者的乳房形态和尺寸需求，采用可降解聚酯材料制备出个性化的乳房植入物。该植入物能够随着时间的推移逐渐降解，最终被人体吸收，避免了传统植入物可能带来的长期并发症。  3.其他医疗器械：可降解聚酯材料还可以用于制备个性化的骨科植入物、心血管介入器械、可吸收缝合线等医疗器械。这些器械能够根据患者的个体需求进行定制，提高治疗效果和患者的生活质量。 聚生在组织工程中成功运用了PLCL增材制造技术，并拓展至医用3D打印线材、生物3D打印以及医用微球原料的SLS 3D打印等多个领域。 三、可降解生物医用材料的应用 医用3D打印线材  PLA医用线材在3D打印颌面骨/颅骨修复、软骨修复多孔支架、血管支架等方面具有重要应用价值，良好的生物可吸收性、高强度和延展性、生物相容性好等特点，使得PLA 3D打印线条在医用领域得到广泛的应用。例如可吸收颌面骨修复植入物、骨修复多孔支架。 医用微球原料在SLS 3D打印中的应用 2024年7月23日，深圳光华伟业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发的一项名为《一种医用3D打印可控微球制备工艺》的技术，正式通过了国家知识产权局的审查，并荣获国家发明专利授权。此发明专注于开发一种制备工艺，该工艺能够确保医用3D打印中使用的微球具有可控的粒径和生物降解速率。  该制备工艺的核心在于实现了微球粒径和生物降解速率的精确控制，为SLS 3D打印技术在医疗领域的应用提供了强有力的支持。 1.药物递送系统： 医用微球可以作为药物递送系统的载体，通过SLS 3D打印技术精确制备具有特定结构和性能的微球。这些微球可以携带药物成分，并在体内实现药物的精准释放，提高药物的疗效并降低副作用。 2.组织工程支架： 利用SLS 3D打印技术，可以制备具有仿生结构和机械性能的组织工程支架。医用微球作为支架的组成部分，可以提供细胞生长所需的支撑和营养，促进组织的再生和修复。 3.细胞培养微环境： 通过SLS 3D打印技术，可以制备具有微孔结构和复杂几何形状的细胞培养微环境。医用微球作为微环境的组成部分，可以提供细胞生长所需的附着点和营养物质，优化细胞培养条件。 生物3D打印 PCL是一种热塑性聚酯，具有良好的生物相容性、可降解性和机械性能。PCL原料可以通过不同的3D打印技术（如熔融沉积建模FDM、选择性激光烧结SLS等）进行加工，形成具有复杂结构和功能的3D打印制品。 颗粒熔融挤出是生物3D打印中的一种重要过程，它通过将PCL颗粒加热至熔融状态，然后通过喷嘴挤出到打印平台上，逐层堆积形成3D结构。这一过程具有高精度、高效率和高灵活性等优点，可以满足不同医疗需求。 1.组织工程：PCL可以作为组织工程支架材料，用于支持细胞生长和分化，促进组织修复和再生。通过生物3D打印技术，可以制备具有复杂结构和功能的组织工程支架，为组织修复和再生提供更好的支持。 2.外科手术规划：利用PCL原料打印出患者特定部位的3D模型，有助于外科医生进行手术规划和模拟操作。这可以提高手术的精确性和安全性，降低手术风险。 3.医疗器械和植入物：PCL原料还可以用于制造医疗器械和植入物，如手术导板、骨钉、骨板等。这些医疗器械和植入物具有良好的生物相容性和机械性能，可以满足不同医疗需求。 深圳聚生专注于医用级单体、聚合物（特别是PLA、PCL、PLGA等关键材料）及其微球的精密加工，同时辅以其他聚合物材料、前沿的医用3D打印材料以及多元化的加工服务，形成了一个全面且专业的产品体系。深圳聚生主要服务于可吸收医疗器械的制造商、科研院所及研究机构，深度聚焦于医美填充剂、可吸收骨科器材、心血管介入设备以及可吸收缝合线等关键医疗领域的创新应用开发。通过提供这些高性能的医用材料及其加工服务，致力于满足并推动这些行业在技术创新和产品升级上的需求，为提升医疗质量和患者福祉贡献力量。 生物医用高分子材料行业正蓬勃发展，展现出广阔的未来前景。 (责任编辑：admin) |