METHOD 3D打印機和LABS實驗室共同研發(fā)用于肘部移植的骨骼友好型生物相容性材料

來源：Stratasys

西班牙國家研究委員會（CSIC）膠體處理小組日常使用COLFEED4Print的打印技術制造創(chuàng)新產(chǎn)品。他們目前專注于多個領域，其中就包括開發(fā)生物相容性3D打印絲材實現(xiàn)骨骼和組織再生。

R+D+I的未來：Oss骨誘導性絲材在創(chuàng)新案例中的應用
具備骨誘導性的Oss是一種可生物降解的聚合物絲材，內(nèi)部含有高度分散的生物活性成分（TCP, HAp, Mg等等），是3D打印定制化骨骼和組織再生的理想選擇。

這類絲材的主要優(yōu)點在于它們可以結合不同的特性。比如生物降解性、生物相容性或滿足移植需求的抗菌效果——如紫外線消毒和定制孔隙率，這些特性使其成為體外細胞培養(yǎng)和臨床體內(nèi)研究的理想材料。

由于能夠在可控環(huán)境中打印出具實驗性的高級3D絲材，為醫(yī)療應用提供必不可少的表面高精度，MakerBot METHOD和LABS設備被用于打印這種生物可降解絲材。在這種情況下，Oss細絲被用作患者肘部部分切除后的移植解決方案。在整個過程中，我們可以看到對于這類應用，所使用的原料和可控的生產(chǎn)過程同樣重要。

尺骨骨不愈合的再手術過程
在這個理論案例中，一名帶著骨整合板的患者發(fā)現(xiàn)移動肘部時出現(xiàn)問題。醫(yī)生對患肢進行CT掃描，以便通過3D影像檢查肘部無法正常彎曲的原因。

為確保找到最優(yōu)解決方案，醫(yī)生還對健肢也進行了CT掃描，并將影像進行鏡面反轉(zhuǎn)，再把兩個影像結果疊加。通過這種方式，患肢的肘部就能與健肢進行對比。

比較兩個影像后發(fā)現(xiàn)，患肢的某些區(qū)域不應出現(xiàn)骨頭，另一些區(qū)域則沒了骨頭。因此，醫(yī)生決定進行截骨術（切除不健康的部分），并用移植骨骼代替。

至此，就解釋了患者真實病例的操作過程。在決定進行截骨術后，醫(yī)生會對其進行干預，手動糾正偏差，并為患者進行骨骼移植。移植體在手術室中按尺寸打磨，因此，在干預中外科醫(yī)生必須將骨骼打磨至完美符合患者所需的形狀。

使用3D打印和具備生物相容性的絲材——在這個案例中也就是Oss細絲，移植體可以在外科醫(yī)生進入手術室前就打印好。只要使用了正確的3D設備，移植體的形狀和大小將完全準確。

下面的圖片顯示了使用MakerBot METHOD LABS打印機制造的3D打印移植體：

結果顯示，成品表面質(zhì)量非常出色。盡管這是一種全新成分的絲材，但MakerBot團隊已經(jīng)取得了最佳效果。

個性化醫(yī)療是醫(yī)療保健的未來。它能夠提供定制的解決方案，可以保證更好的效果，并減少再次干預的次數(shù)。然而，重要的是必須牢記，在醫(yī)學領域，任何解決方案必須是安全和可控的。在研究過程中，為了得出正確的結論，確保過程的可重復性也相當重要。

COLFEED4Print是創(chuàng)新應用3D絲材開發(fā)的先鋒，而MakerBot的設備為這類以創(chuàng)新為核心的企業(yè)提供了理想的3D打印解決方案。

MakerBot METHOD，用于研究的設備
在研究和開發(fā)新應用或產(chǎn)品時，必須確保實驗的可重復性、可靠性和準確性。使用不正確的方法進行研究可能導致不準確的發(fā)現(xiàn)或結論。類似情況也會發(fā)生在3D打印的研究中，因為有很多大部分設備未納入考量的變量，比如打印環(huán)境和打印絲材的狀態(tài)。

對打印環(huán)境的控制能力是新材料開發(fā)和測試中必不可少的條件。MakerBot METHOD LABS是唯一具備加熱腔室的桌面打印機。它的加熱腔室可以控制前一打印層的溫度，這有助于更好的層間融合。帶有加熱表面的3D設備會隨著打印層數(shù)的增加出現(xiàn)溫度梯度，使得層間融合不恒定、不平均。因此，在3D打印中受控的環(huán)境可提高可重復性，實現(xiàn)更加嚴苛和精準的打印。

LABS生態(tài)系統(tǒng)
此外，MakerBot設備還有專為實驗材料設計的擠出機，一體成型的超長噴嘴可以更好地控制擠出和縮回。它的齒輪系統(tǒng)可產(chǎn)生200牛米的扭矩，并擠出最高標準的絲材。另一方面，MakerBot 3D打印機還帶有空氣過濾器，可處理材料發(fā)散出的有害顆粒。

這些都使得MakerBot 3D打印機成為了開發(fā)和打印創(chuàng)新產(chǎn)品和材料的理想工具。