作者:陈胜伟 陈彬 来源:中国科学报 发布时间:2023/6/17 13:22:55
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木质材料3D打印心血管支架和骨钉有望临床使用

 

作为临床医学中常用的传统医用材料,心血管支架、骨钉等的传统制作材质主要以金属为主,其生物相容性差,经常会发生排异反应而且基于个人不同的骨密度与骨折部位、不同的血管内径,常规批量生产的医用材料难以满足所有人的个性化需求。因此,金属制心血管支架、骨钉的使用不仅会给病人带来很大的生理负担,也给病患的家庭带来经济压力,难以满足临床需求。

能否研发一种新型材料,既能解决或减少排异反应,同时价格也更加经济便宜?为解决这一难题,浙江农林大学大三学生张思敏的研究团队历经两年多的研究实验,最终将木质生物医用材料调控技术与3D打印技术相结合,探索出木制材料代替金属材料这一新路径,开发出木质材料3D打印的心血管支架、骨钉。经过多次调试,这一研究成果可满足批量化与个性化定制的需求。

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张思敏团队正在开展研究 受访者供图

“我们的灵感来源于被称为‘九死还魂草’的神奇植物卷柏,其具备‘干旱时枯萎,雨季时复苏’的神奇特性。”张思敏介绍说,其团队通过对木质材料结构的分析应用,与3D打印技术相结合,根据其理化性能配置了独有的增材材料,模仿其特有的横桥结构,采用3D打印技术制备出具有形状记忆的心血管支架;通过对世界上最坚硬的木质材料——铁桦木进行结构分析,模仿其分级多孔结构制作出硬度可达210MPa的高硬材料,并将其制作成骨钉。张思敏表示,“两个应用产品具备良好的生物、血液、组织相容性,在安装后,其排异性、细胞相容性均优于传统金属材料,不会产生排异反应。”

目前,张思敏团队研发的两个应用产品,已经委托该浙江农林大学动物医院与动物健康检测中心进行动物实验。结果显示,打印出来的心血管支架、骨钉,在动物体内应用的效果完全达到预期,没有产生排异反应,具备极强的生物相容性和良好的机械性能,样品检测效果完全达到预期。此外,和传统的金属医用材料项目,木质材料打印出来支架或骨钉可以比市面上的便宜50%。

 

 
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