Интеграција и иновација разградивих полиестерских материјала и технологије 3Д штампања

Разградиви полиестерски материјали:разградиви полиестерски материјали су класа биоразградивих полимерних материјала, који се могу постепено разградити на мале молекуле у природном окружењу или ензимском хидролизом организама, и на крају их апсорбовати организми или избацити из тела. Ова врста материјала има широку перспективу примене у области медицине због добре биокомпатибилности, разградљивости и перформанси обраде.

Уобичајени разградиви полиестерски материјали:укључујући полимлечну киселину (ПЛА), полигликолну киселину (ПГА), полиε-капролактон (ПЦЛ), политриметилкарбонат (ПТМЦ), полип-дициклохексанон (ППДО) и тако даље. Циклус разградње, механичка својства и хидрофилност ових материјала могу се контролисати различитим односима мономера и методама кополимеризације како би се задовољиле различите медицинске потребе. Разградиви полиестерски материјали у комбинацији са технологијом 3Д штампања показују велики потенцијал у персонализованом медицинском прилагођавању, могу прецизно произвести сложене медицинске импланте који задовољавају потребе пацијената, хируршких водича итд., Да би се истовремено постигла прецизна медицина, материјал се може апсорбовати тело након завршетка задатка, смањити ризик од секундарне операције и промовисати рехабилитацију пацијената.

Прво, персонализовано прилагођавање разградивих полиестерских материјала за медицинске сврхе

Персонализована имплементација

1. Однос мономера и метода кополимеризације:

Подешавањем односа мономера и начина кополимеризације разградивих полиестерских материјала, може се прецизно регулисати период деградације, механичка својства и хидрофилност разградивих полиестерских материјала. На пример, кополимер ПЛЦЛ полимлечне киселине (ПЛА) и полε-капролактона (ПЦЛ) може да контролише брзину деградације и механичка својства материјала променом односа ПЛА и ПЦЛ.

2. Дизајн структуре молекулског ланца: 

Дизајн структуре молекуларног ланца полимера, као што су величина молекулске тежине и ширина дистрибуције, модификација краја, блок, гранање, умрежавање, хиперразгранат, итд., може даље контролисати својства материјала. На пример, снага и жилавост полимлечне киселине могу се побољшати увођењем дуктилних сегмената ланца или конструисањем умрежених мрежа.

3. Контрола структуре агрегације: 

Контролисањем структуре агрегације полимера као што су оријентација и кристализација, може се контролисати циклус деградације и механичка својства материјала. На пример, механичко самопојачавање се може постићи индукцијом ПЛЛА да формира влакнасте кристале кроз оријентацију промаја. Циклус разградње ПЛЛА материјала може се контролисати подешавањем кристалности ПЛЛА материјала са агенсима за нуклеацију.

4. Дизајн мешања: 

Структура текстуре хетерогеног система може бити дизајнирана мешањем и другим средствима за ефикасну контролу перформанси разградивих полиестерских материјала. На пример, механичка чврстоћа и биолошка активност разградивих полиестерских композита могу се побољшати мешањем биоактивних неорганских наноматеријала. Мешањем материјала који се може развити, полиестерском материјалу који се може развити може се дати ефекат који се може развити.

Персонализовани примери апликација

1. Инжењеринг ткива и регенеративна медицина: 

Разградиви полиестерски материјали могу се користити за припрему 3Д штампаних стентова за ткивно инжењерство, који се могу персонализовати према специфичним потребама пацијената. На пример, подешавањем брзине деградације и механичких својстава материјала, скела се може припремити да одговара ткиву пацијента, чиме се промовише регенерација и поправка ткива.

2. Хируршка СИДА: 

Технологија 3Д штампања такође може да произведе хируршка помагала, као што су хируршки водичи, хируршки модели итд. Ови алати могу помоћи лекарима да симулирају и планирају пре операције, побољшавајући хируршку тачност и безбедност.

3. Биоразградиви медицински уређаји: 

Као што су биоразградиви стентови, ови уређаји могу постепено деградирати након имплантације у тело, избегавајући дугорочне ризике које могу изазвати традиционални метални стентови. Истовремено, персонализовани дизајн биоразградивих стентова може боље да се прилагоди васкуларној структури пацијента и побољша ефекат лечења.

ПЦЛ, ПЛА и ПЛЦЛ имају своје карактеристике у области биомедицинских материјала. ПЦЛ има добру биокомпатибилност, контролисану деградацију и одлична механичка својства. Међутим, брзина деградације је спора, а снага релативно ниска. ПЛА има потпуну биоразградњу, добре перформансе обраде и високу механичку чврстоћу. Али крхкост је велика, стопа деградације може бити пребрза.

ПЛЦЛ комбинује жилавост ПЦЛ-а са снагом ПЛА, има циклус разградње који се може контролисати, одлична механичка својства и добру биокомпатибилност. Погодан је за различите апликације у инжењерингу ткива као што су поправка хрскавице, нервни канал, васкуларни стент и поправка костију. Примена ПЛЦЛ технологије производње адитива у ткивном инжењерству има значајне предности и потенцијал.

Друго, примена ПЛЦЛ технологије производње адитива у ткивном инжењерству

1. Спољни трахеални стент: 

ПЛЦЛ материјал са функцијом меморије облика користи се за припрему екстерног трахеалног стента персонализованог облика и величине кроз технологију 3Д штампања. Стент се може брзо вратити у унапред одређени облик након имплантације, обезбедити стабилну подршку за трахеју и имати добру биокомпатибилност и разградљивост.

2. Имплантати за дојке: 

Персонализовани имплантати за груди се припремају коришћењем разградивих полиестерских материјала у складу са захтевима облика и величине дојке пацијента. Имплантат је у стању да се постепено деградира током времена и на крају га тело апсорбује, избегавајући дугорочне компликације које могу доћи са традиционалним имплантатима.

3. Остала медицинска средства: 

Разградиви полиестерски материјали се такође могу користити за припрему персонализованих ортопедских имплантата, кардиоваскуларних интервенцијских уређаја, упијајућих шавова и других медицинских уређаја. Ови уређаји се могу прилагодити индивидуалним потребама пацијената, побољшавајући исходе лечења и квалитет живота пацијената.

Полимерни материјал је успешно применио ПЛЦЛ технологију адитивне производње у инжењерству ткива и проширио се на многа поља као што су медицинска 3Д жица за штампање, биолошко 3Д штампање и СЛС 3Д штампање медицинских микросферних сировина.

Треће, примена разградивих биомедицинских материјала

Медицинска жица за 3Д штампање

ПЛА медицинска жица има важну примену у 3Д штампању максилофацијалне кости/лубање, порозним скелама за поправку хрскавице, васкуларним скелама, итд. Њена добра биоапсорпција, висока чврстоћа и дуктилност и добра биокомпатибилност чине ПЛА 3Д штампане линије широко примењеним у области медицине. Примери укључују упијајуће имплантате за поправку максилофацијалне кости и порозне скеле за поправку костију.

Примена медицинских микросфера у СЛС 3Д штампању

Дана 23. јула 2024., технологија под називом дддхххА Медицал 3Д штампање контролисане припреме микросфере процесдддххх коју су успешно развили Схензхен Гуангхуа Веиие Цо., Лтд. и њена подружница Схензхен Јусхенг Биотецхнологи Цо., ЛТД., званично је прошла ревизију Државног завода за интелектуалну својину. и добио националну дозволу за патент за проналазак. Проналазак се фокусира на развој процеса припреме који обезбеђује да микросфере које се користе у медицинском 3Д штампању имају контролу величине честица и стопе биоразградње.

Срж процеса припреме је постизање прецизне контроле величине честица и брзине биоразградње микросфера, што пружа снажну подршку за примену технологије СЛС 3Д штампања у медицинској области.

1. Систем за испоруку лекова:

Медицинске микросфере се могу користити као носачи за системе за испоруку лекова, а микросфере са специфичним структурама и својствима могу се прецизно припремити технологијом СЛС 3Д штампања. Ове микросфере могу носити састојке лека и постићи прецизно ослобађање лека у телу, побољшавајући ефикасност лека и смањујући нежељене ефекте.

2. Скеле за ткивно инжењерство: 

Технологија СЛС 3Д штампања може се користити за припрему скела за ткивно инжењерство са бионичком структуром и механичким својствима. Као компонента скела, медицинске микросфере могу пружити подршку и исхрану потребну за раст ћелија и промовисати регенерацију и поправку ткива.

3. Микроокружење ћелијске културе: Кроз СЛС 3Д технологију штампања може се припремити микроокружење ћелијске културе са структуром микропора и сложеном геометријом. Као део микроокружења, медицинске микросфере могу да обезбеде тачке везивања и хранљиве материје потребне за раст ћелија и оптимизују услове ћелијске културе.

3Д биопринтинг

ПЦЛ је термопластични полиестер са добром биокомпатибилношћу, разградљивошћу и механичким својствима. ПЦЛ сировине могу бити обрађене различитим технологијама 3Д штампања (као што је моделирање фузионог таложења ФДМ, селективно ласерско синтеровање СЛС, итд.) да би се формирали 3Д штампани производи са сложеним структурама и функцијама.

Екструзија растопљене честице је важан процес у биоштампању, који укључује загревање ПЦЛ честица до растопљеног стања, а затим њихово екструдирање кроз млазницу на платформу за штампање да би се формирале 3Д структуре слој по слој. Овај процес има предности високе прецизности, високе ефикасности и високе флексибилности да задовољи различите медицинске потребе.

1. Инжењеринг ткива:

ПЦЛ се може користити као материјал за ткивно инжењерство да подржи раст и диференцијацију ћелија и промовише поправку и регенерацију ткива. Кроз технологију биопринтинга, скеле за ткивно инжењерство са сложеним структурама и функцијама могу се припремити да пруже бољу подршку за поправку и регенерацију ткива.

2. Хируршко планирање: 

ПЦЛ сировине се користе за штампање 3Д модела одређених делова пацијената, што помаже хирурзима да спроводе хируршко планирање и симулацију операција. Ово може побољшати хируршку тачност и сигурност и смањити ризике од операције.

3. Медицински уређаји и имплантати: 

ПЦЛ сировине се такође могу користити за производњу медицинских уређаја и имплантата, као што су хируршки водичи, игле за кости, коштане плоче, итд. Ови медицински уређаји и имплантати имају добру биокомпатибилност и механичка својства и могу да задовоље различите медицинске потребе.