AGC公司推出用于 3D 打印逼真解剖模型的新型生物相容性材料

2023年1月11日，南极熊获悉，玻璃、电子、化学品和陶瓷制造商AGC公司已经开发出一种具有生物相容性的无细胞毒性聚氨酯丙烯酸酯低聚物——U-FINE LD-301，它可以用于3D打印特定的病人器官模型，且打印模型的视觉效果十分逼真。

凭借这款新的低聚物，AGC公司已成功设计出一种不使用增塑剂而具有低存储模量的材料。因此，"U-FINE LD-301 "可以作为无细胞毒性的立体光刻（SLA）或数字光处理（DLP）3D打印树脂的基础，不易出现尺寸不稳定或出血问题。

在实践中，AGC公司预计其可拉伸的新材料将在医学界中被采用，作为3D打印无限贴近真实、针对病人的解剖模型的一种手段，具有广泛的临床培训应用价值。

AGC公司的产品开发工程师NikhilMishra解释说："我们专门为器官建模设计了这种材料，，那么，它的哪些特性适合这种应用呢？它具有生物相容性，通过了ISO-10993:5认证。它还具有较低的储存模量、玻璃转化温度和收缩率。"

△用U-FINE LD-301 3D打印的原型解剖模型和晶格部件。图片来自AGC公司

一种新的SLA/DLP树脂基础材料

尽管在医学界，针对病人的临床模型的增材制造绝非闻所未闻，而且有大量的使用案例支持，但这个过程仍然有其挑战。为了提高其柔软度，许多树脂添加了增塑剂，这会影响其生物相容性和尺寸稳定性。

为了解决这些问题，AGC公司提出了一种新的材料配方，通过关注弹性模量、玻璃化转变温度 (Tg)、收缩率和粘度，成功实现了不含增塑剂的配方。

△显示U-FINE LD-301的典型特征的图表。图片来自AGC公司。

由于每个器官的弹性模量不同，AGC公司选择专注于开发一种具有可调整硬度的材料。例如，像肾脏、心脏和肠子这样的软器官，其弹性模量大约为10~40千帕。因此，为了3D打印一个精确的模型，必须要有一种能够创建良好的层间连接并提供高尺寸稳定性的树脂。

AGC公司还发现，最大限度地减少树脂收缩和粘度对确保打印精度至关重要，同时减少任何脆性的风险。因此，LD-301被设计为产生具有低粘度、刚度和储存模量的树脂。

△显示U-FINE LD-301的粘弹性能的图表。图片来自AGC公司

针对临床模型的3D打印

据AGC公司称，LD-301的新颖性在于它的高分子量，以及它的单功能、低交联性和生物相容性，这使它成为配制生物相容性DLP和SLA树脂的理想材料。事实上，在ISO细胞毒性测试中，据说该公司材料的固化版本达到了高于70%的细胞存活率，而且发现它对细胞群的形成没有明显影响。

在断裂伸长率方面，固化的LD-301也表现出380%的高伸长率。更重要的是，低聚物往往具有高粘度，但由于该材料独特的分子结构，它结合了单体作为稀释剂，它具有较低的粘度，这使得它更适合作为可打印树脂的基础。

AGC公司称，这些特性意味着这种低聚物是创造树脂的理想材料，可以变成逼真的解剖模型，用于外科教育和规划。由于该材料已显示出抵抗反复压缩和恢复其初始形状的能力，相信LD-301也可用于鞋垫，尽管它主要是作为医疗建模工具进行销售。

有兴趣了解该材料的更多信息的人可以直接联系AGC公司：https://www.agc-chemicals.com/jp/en/inquiry/form.html?f_id=CHN-JP-EN-0003

△由U-FINE LD-301制成的测试树脂的特性。图片来自AGC公司