過(guò)去幾年來(lái)，3D打印已經(jīng)對(duì)假肢和其他醫(yī)療器械的構(gòu)造產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響，隨著技術(shù)的進(jìn)步，3D打印技術(shù)將會(huì)持續(xù)下去。 新材料的開(kāi)發(fā)應(yīng)該是一個(gè)特別重要的因素，生物材料由于其有機(jī)基礎(chǔ)提供了全方位的優(yōu)勢(shì)。 代爾夫特大學(xué)的一個(gè)研究小組最近創(chuàng)建了新的生物超材料，由于其獨(dú)特的重要特性組合，未來(lái)的髖關(guān)節(jié)植入物3D打印顯示了前景。

種植體松動(dòng)是影響醫(yī)療設(shè)備長(zhǎng)期效果的問(wèn)題之一，特別是對(duì)髖關(guān)節(jié)的影響。到2020年，全世界的人工髖關(guān)節(jié)的數(shù)量預(yù)計(jì)將增加到每年250萬(wàn)，并且在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，大約10%的植入物將在手術(shù)后10年內(nèi)不再固定。由Amir Zadpoor領(lǐng)導(dǎo)的TU Delft團(tuán)隊(duì)，通過(guò)3D打印植入物來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，這將會(huì)更加永久的固定，并結(jié)合兩種生物超材料。一種是傳統(tǒng)的生物超材料，而另一種是所謂的輔助生物超材料。

元生物材料是所謂的超材料的生物醫(yī)學(xué)變種，這些材料顯示了自然界中沒(méi)有的特征。這一變型的特別之處在于它們有一個(gè)負(fù)的泊松比，這意味著當(dāng)拉伸時(shí)，它們會(huì)變得更接近于作用力。根據(jù)Zapdoor的說(shuō)法，“輔助元生物材料，設(shè)計(jì)使用簡(jiǎn)單的幾何圖形和印刷在鈦上，顯示了在壓力下膨脹的獨(dú)特的機(jī)械性能。這使得它很適合與做相反工作的材料一起使用……當(dāng)有髖關(guān)節(jié)置換術(shù)的人走路時(shí)，假體會(huì)受到各種力量的影響。如果在假體的一側(cè)有太多的壓力，它就會(huì)脫離骨頭，這是非常不可取的。

3D打印的復(fù)合人工髖關(guān)節(jié)假體結(jié)合了一種材料，當(dāng)拉伸和變薄時(shí)，它會(huì)變得更厚。這種雙泊松的比例組合將提高種植體周圍骨生長(zhǎng)的機(jī)會(huì)，這意味著它們將更加牢固地固定在原位。在植入物上施加的非自然力量也會(huì)減少，從而減少植入物被侵蝕的可能性。

臨床試驗(yàn)尚未在植入物上進(jìn)行。到目前為止，所做的實(shí)驗(yàn)都是在植入人造骨材料(特殊的泡沫和骨骼的力學(xué)性能)周圍進(jìn)行垂直壓縮。這種力類似于在人體上施加在植入物上的壓力。由于這種壓力，新的種植體擴(kuò)張，導(dǎo)致兩側(cè)的周圍骨壓縮。正是這種壓縮能確保植入物最終在人體中被使用，從而改善植入物的固定。該研究小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)表在一篇題為《合理設(shè)計(jì)的元植入物:一種輔助和常規(guī)的元生物材料的結(jié)合》的論文中，在皇家化學(xué)學(xué)會(huì)的同行評(píng)議期刊《材料視野》中。

該項(xiàng)目的下一步將是更詳細(xì)地探索材料的屬性，與各個(gè)學(xué)術(shù)醫(yī)院的研究人員密切合作。 萊頓大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的醫(yī)學(xué)三角教授和整形外科醫(yī)生Rob Nelissen教授對(duì)于代爾夫特理工大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的潛力充滿熱情：“髖關(guān)節(jié)植入物領(lǐng)域的創(chuàng)新是非常需要的，而Zadpoor教授的新方法當(dāng)然有 可能延長(zhǎng)植入物的壽命“，他說(shuō)。 “為了確保患者的質(zhì)量安全改善，從患者的3D測(cè)量開(kāi)始階段性介紹是必要的。”

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