3D打印技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用?
采用3D打印技術(shù),世界上首次完成了完全使用定制植入物代替整個(gè)下顎的制作過程。與傳統(tǒng)制作方法相比,3D打印耗費(fèi)的材料更少,生產(chǎn)時(shí)間更短,往往只需數(shù)小時(shí)便可以制出一只下頜骨。為了避免排斥反應(yīng)的發(fā)生,科研人員在制作完成的下頜骨上涂上了生物陶瓷涂層。技術(shù)人員可根據(jù)移植患者的具體需求來設(shè)計(jì)骨骼部件的效果圖,然后利用高精度鐳射槍來熔解鈦粉,并將他們一層層地噴涂疊加起來,最終制作出立體人造骨骼部件成品。整個(gè)過程不需要任何膠水或粘結(jié)劑。科研人員們已經(jīng)成功為一名83歲的老婦人植入了經(jīng)3D打印制成的下頜骨。
2.打印外骨骼
3D打印現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)軍體外骨骼打印,旨在輔助殘疾人士與肌肉萎縮人士提升行動(dòng)能力。經(jīng)3D打印制作的輕量級(jí)體外骨骼可以輔助用戶站立及走動(dòng)。
3.打印細(xì)胞
科學(xué)家已經(jīng)使用人類細(xì)胞經(jīng)3D打印制作出了世界上第一個(gè)人造肝臟。研究人員開發(fā)出了基于瓣膜的細(xì)胞打印過程,可以按特定的模式打印細(xì)胞。細(xì)胞打印過程中的關(guān)鍵在于打印機(jī)噴嘴,噴嘴用力必須輕柔,以保護(hù)細(xì)胞和組織的生命力。赫瑞瓦特大學(xué)開發(fā)了一種基于瓣膜的雙噴嘴打印機(jī),能夠打印高度活細(xì)胞如用于組織再生的人體胚胎干細(xì)胞,其細(xì)胞打印系統(tǒng)方案圖,見圖2。
4.打印活體組織
研究人員日前創(chuàng)造出一種水滴網(wǎng)絡(luò),能夠模仿生物組織中的一些細(xì)胞特性。利用一臺(tái)3D打印機(jī),研究小組可將小水滴組裝成為一種類似膠狀物的物質(zhì),它能夠像肌肉一樣彎曲,并能夠像神經(jīng)細(xì)胞束一樣傳輸電信號(hào),可用于修復(fù)或緩解器官衰竭。這一技術(shù)應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域有望能夠合成人造組織或器官模型。
5.打印血管
聯(lián)合3D打印技術(shù)和多光子聚合技術(shù),人們已成功打印出人造血管。通過這一過程打印出來的 血管可以與人體組織相互“溝通”,不會(huì)發(fā)生器官排斥,且可以生長出類似于肌肉的組織。該研究成果將有望用于人體試驗(yàn)和藥物測試。
6.打印器官
科研人員采用3D打印技術(shù)配合人體自身細(xì)胞,使用加入細(xì)胞混合物凝膠的可生物降解腳手架, 逐層構(gòu)建出了腎臟。這項(xiàng)技術(shù)還幫助一個(gè)孩子成功移植了人工膀胱。此外,利用CT掃描等醫(yī)學(xué)影像技術(shù),3D打印機(jī)還可以采用丙烯酸樹脂制作出半透明的器官模型,從而幫助外科醫(yī)生了解器官內(nèi)部結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)腫瘤放療效果的可視化。美國科學(xué)家成功利用3D打印技術(shù)制作出了能夠精確復(fù)制疑難并發(fā)癥患者的心臟解剖結(jié)構(gòu)的人體心臟模型,用于醫(yī)生術(shù)前研究患者心臟結(jié)構(gòu)。
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