中国国际医疗器械设计与制造技术展览会(Medtec China)2018

专注于为医疗器械研发与生产服务

2018年 9月26日-28日 | 上海世博展览馆

七个全新的3D打印创新

2017-01-24

现在3D打印不仅仅是一个原型工具。这里是七个可以彻底改变医疗器械行业的3D(三维)打印技术的实例。

3D打印已经用于医疗器械行业中的原型设计,手术模型和假体制作。但是大型的医疗技术公司现在正在采用增材制造技术,通过使用3-D打印来获取更多。例如,史赛克公司(Stryker)在3D打印骨科植入物方面获得了一些成功后,正在爱尔兰科克创建一个3D打印厂。强生公司与包括惠普公司,还有谷歌支持的Carbon公司在内建立了3D打印合作伙伴关系。Carbon公司的高速连续液态界面生产技术(CLIP)过程中,物体能迅速从具有超高性能的聚氨酯树酯中出现。同时研究人员正在开发在医疗器械领域可能更具颠覆性的3D打印技术。沃伦设计公司(Worrell Design)(明尼阿波里斯市)的研发总监德里克•马瑟斯(Derek Mathers)希望医疗器械行业有更好的机制来采用一些目前在实验室陷入困境的3D打印工艺。“需要有一个更好的桥梁,把3D打印技术从研究的环境中释放出来,在医疗器械领域和制药环境下把其商业化,”马瑟斯说。这里有七个3D打印研究创新,特别值得注意。

为人类打印替换组织
维克森林浸信会医学中心的再生医学科学家在2月份宣布,他们已经创建了一个特别定制的3D打印机,可以对复杂的耳朵,骨骼和肌肉结构进行生物打印。在维克森林打印的组织结构具有适合人类使用的尺寸,强度和功能。在植入动物体内后,它们能够成熟为具有血管系统的功能组织。维克森林再生医学研究所主任安东尼•阿达拉(Anthony Atala)医学博士把其作为该领域的重要进展,描述了该新型组织和器官打印机。“它可以制造任何形状的,稳定的人类规模的组织。随着进一步的发展,这项技术可能潜在地用于打印用于手术植入的活体组织和器官结构,“阿达拉在一篇新闻稿中说道。

实现创新的定制3D打印机
3D打印突破——例如创建可植入的生物打印组织——可能性正变得越来越大,因为研究人员正在创建比目前市售的复杂得多的定制3D打印机。

想想定制的3D打印机能够使用从纳米级到宏观尺度的多种材料进行创建打印,从而在打印这一过程中实现重大的医疗器械创新。该领域的先驱包括明尼苏达大学的迈克尔·麦卡尔平(Michael McAlpine)博士,哈佛大学的詹妮弗•路易斯(Jennifer Lewis),以及维克森林再生医学研究所的安东尼•阿达拉(Anthony Atala)。

例如,麦卡尔平能够使用定制的3D打印机来改善老鼠的行走能力。麦卡尔平和他的研究同事使用3D扫描仪对老鼠的坐骨神经结构进行逆向工程,然后3D打印一个硅胶再生导向装置(如右图所示),它也有3D打印的化学线索,可以促进两个运动和感觉神经再生。在老鼠体内植入导向装置提供了这样的概念证明,即这种导向装置可以促进神经再生。麦卡尔平设想有一天这样的导向装置可以由生物可吸收材料制成,能够促使神经再生,这通常在患有神经损伤的人当中是很罕见的。

4D打印更复杂

哈佛大学的研究人员已经更加接近释放发挥4D打印技术的潜力,这涉及到转变和组装医疗器械自己本身的材料。(想象一下可植入医疗器械能够在人体内部进行自我组装和部署。)哈佛大学怀丝生物工程研究所的研究人员设计了一个数学模型,确定如何达到规定的,可变的形状来打印4D对象物体。该模型从自然界中能够随时间改变形状以响应外部环境刺激的植物那里得到灵感。该研究的高级作者詹妮弗•路易斯在一份声明中说:“我们现在已经超越了集成形式和功能创造出可变形的体系结构。

更好的生物打印机

根据TechRepublic的一份报告显示,印第安纳大学与普渡大学印第安纳波里斯联合分校(IUPUI)和约翰霍普金斯大学的研究人员正在使用的生物打印机比传统的三维支架打印技术能更好地保存细胞。机器人3D打印机被称为Regenova。由位于东京的Cyfuse Biomedical制造生产。Regenova打印机将称为球状细胞的细胞群放入细针阵列中,按照预先设计的3D数据,然后细胞结合并融合到组织当中。报告声称,Regenova打印机可以打印管状的身体部位,如静脉和动脉。根据大学的声明,印第安纳大学与普渡大学印第安纳波里斯联合分校的研究人员正在研究血管和肌肉骨骼生物学,皮肤病学,眼科学和癌症的组织工程学和再生医学项目。

创建章鱼机器人(Octobot)
3D打印技术使哈佛的研究人员能够创建一个“octobot”,一种完全由柔软材料制成,并由微流体控制的化学反应提供动力的章鱼机器人。“在温柔的触摸比刚性的抓握更重要的领域,我们相信软体机器人将以赢家的姿态出现。软体机器人的夹钳已经在科学研究中用于处理海底结构。人们可以容易地想象软体机器人被用于处理诸如农作物,或者甚至生物的一些脆弱物体。内科医学和可穿戴设备也可能是未来软体机器人的应用领域,”哈佛大学怀丝研究所博士后研究员兼共同第一作者迈克•维讷(Michael Wehner)最近表示。

骨生物打印突破
爱尔兰都柏林三一学院AMBER材料科学中心的研究人员已经创建了一个支持更大和更复杂的骨材料的3D打印过程。与直接打印骨头不同,AMBER团队的生物打印涉及沉积不同的生物材料和成人干细胞以设计与脊柱内的节段的形状匹配的软骨模板。软骨模板能够随着时间成熟为自身具有血管的完全功能的骨器官。高速CLIP打印谷歌(Google)去年在Carbon公司投资1亿美元,将其高速CLIP(连续液态界面生产)工艺商业化,该工艺使用超高性能聚氨酯树酯。该技术实际上是受到电影《终结者2》和新一代T-1000机器人刺客从一滩材料中出现的方式启发。CLIP工艺承诺的打印速度比传统的3D打印机快25到100倍。强生公司已经与该公司建立了医疗器械合作伙伴关系,该公司在4月公布了其第一个商用CLIP打印机M1。

高速CLIP打印

谷歌(Google)去年在Carbon公司投资1亿美元,将其高速CLIP(连续液态界面生产)工艺商业化,该工艺使用超高性能聚氨酯树酯。该技术实际上是受到电影《终结者2》和新一代T-1000机器人刺客从一滩材料中出现的方式启发。CLIP工艺承诺的打印速度比传统的3D打印机快25到100倍。强生公司已经与该公司建立了医疗器械合作伙伴关系,该公司在4月公布了其第一个商用CLIP打印机M1。

 

 

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