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3D打印材料

用以软骨组织恢复的手持式原位生物三维打印设备


发布日期:2020-12-14 来源: 凌云3D


骨性关节炎在资本主义国家中是仅次心脑血管疾病的最普遍伤残缘故,因为骨性关节炎初期的生理学病症一般不容易被发觉且不可以自身恢复,因而现阶段都还没一种临床医学对策可以即时地恢复全透明软骨组织。生物打印方式的关键优势是可以依据破损或特殊变病的解剖学构造量身订做假体,殊不知软骨损伤恢复手术治疗前很有可能没法精确地了解要添充的最后破损的尺寸和样子,进而必须一种非外界搭建取代机构,只是立即搭建在创口上或创口内的打印对策。

来源于加拿大卧龙岗大学智能化高聚物研究室的Gordon GWallace精英团队在Biofabrication杂志期刊上发布的“Development of the Biopen: a handheld device for surgical printing of adipose stem cells at a chondral wound site”文章内容中,科学研究工作人员开发设计了一种称之为“Biopen”的适用诊室中的手持式原位生物打印设备,该设备可以以立即载入的方法打印体细胞和GelMA/HAMA生物墨水。对比于智能机器人实际操作的生物打印机对比,该生产制造方式具备可手动式应用、构造精巧灵便便于无菌操作原则及具备非常好的生物相溶性等优势,特别适合运用于软骨组织恢复的临床医学实际操作中。

最先,科学研究工作人员研制开发了一种手持式原位生物打印设备,如图所示1所显示。该设备由一个生物墨水打印机墨盒、一个金属材料打印喷头和一个365nm UV灯源构成,生物墨水打印机墨盒内带有左右两墨水室。科学研究工作人员根据标准气压挤压独立操纵每一个墨水室原材料的挤压,根据UV灯源完成打印原材料的光固化机。

手持式原位生物三维打印

图1 手持式原位生物打印设备的设计方案

接下去科学研究工作人员根据对GelMA/HAMA水凝胶的原材料特性开展检测,包含其流变学的裁切变浓检测及溫度扫描仪检测(图2)和原位UV光固化机检测(图3),进而进一步明确打印主要参数。必须留意的是,往GelMA中加上HAMA能够提升水凝胶的粘度,进而提升 生物墨水的可打印性,且在GelMA水凝胶中加上HAMA有利于提升 组织工程软骨组织构造的物理性能。

手持式原位生物三维打印

图2 流变学检测

手持式原位生物三维打印

图3 UV光固化机检测

次之,科学研究工作人员对手持式原位生物打印设备的打印成形性开展了剖析,包含打印速率的可靠性(图4)及其挤压成丝(图5)和二维图案设计打印(图6)的画面质量。

手持式原位生物三维打印

图4 打印速率可靠性试验

手持式原位生物三维打印

图5 GelMa/HAMa水凝胶挤压成丝

手持式原位生物三维打印

图6 应用GelMA/HAMA生物墨水打印二维图案设计(A笔写,B直写)

最终,科学研究工作人员根据打印包囊着人们脂肪干细胞的GelMA/HAMA生物墨水来认证其打印后的生物相溶性。经体外实验说明,人脂肪干细胞在GelMA/HAMA水凝胶中打印一周后仍能维持较高的特异性(>97%)。

手持式原位生物三维打印

总体来说,该科学研究开发设计了一种明确提出了一种名叫“Biopen”的手持式原位生物打印专用工具,该专用工具可以以手动式或直写的方法打印适用软骨组织恢复的GelMA/HAMA水凝胶。该科学研究中的手持式原位生物打印专用工具不但为三维生物打印在软骨组织、肌肤和人体骨骼机构再造行业手术全过程中的运用出示了一种新的很有可能。从长久看来,将手持式原位生物打印运用于临床医学当中除开技术性层面的考虑以外也有伦理道德与管控的磨练。尽管很有可能应对许多 的难题,但将手持式原位生物打印关键技术于临床医学当中会对机构人体器官恢复再造行业具有重特大的促进功效。


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