科学家探索3D打印人体骨骼和组织支架技术

如果3D打印，或增材制造，可为机器定制化制造备用零件，为什么不能使用同样的工艺为人体制造可生物降解的组织修复结构？
来自匹兹堡大学Swanson工程学院和McGowan再生医学研究所（MIRM）的研究团队提出了一个项目，即“医用可吸收金属合金增材制造生物医学设备（Additive Manufacturing of Biomedical Devices from Bioresorbable Metallic Alloys for Medical Applications）”，项目的核心内容是探索3D打印人体骨骼和组织支架技术。

该项目是由美国制造（America Makes）即美国国家增材制造创新研究院（National Additive Manufacturing Innovation Institute）选定的15个项目之一，作为其第二批要求进行的增材制造（AM）应用研究和开发项目的一部分。据了解， 这个项目的投资金额为59万美元，开发时间为18个月，参与合作开发的公司包括ExOne、Magnesium Elektron、Cinnaminson和来自新泽西的Hoeganaes。
“增材制造结合计算机图形技术能够制造复杂的结构，同时，我们还使用了具备先进的生物适应性以及具有生物降解能力的合金材料。”首席研究员、Swanson学院的生物工程教授Prashant Kumta说。
“多亏了计算机辅助断层扫描，或CAT扫描，我们可以直接对损坏的结构成像，比如一根骨头或气管，用可生物降解的铁锰材料制造一个支架，在愈合过程中促进自然组织的生长，这减少了使用骨移植而造成疾病传播的风险。而且通过对合金材料的精心设计可以控制支架的降解速度，从而更加精确地帮助人体愈合恢复。”

科学家探索3D打印人体骨骼和组织支架技术

除此之外，增材制造还可以把可生物降解合金做成支架功能诱导细胞生长，并作为平台提供生物分子和抗生素，而不是人工植入。
“虽然我们可以使用陶瓷或塑料材料，但最理想的还是铁锰合金，它的强度更高、更具延展性而且能随着时间的推移被新骨取代。” Kuhn博士补充说。
研究团队在制造支架时主要使用选择性激光烧结技术（SLS）。在当前的研究阶段，科学家们还将评估支架材料的生物相容性、生物再吸收和机械性能。某些生物医学装置，例如骨固定板和螺钉，以及气管支架将在制备后用于以后的临床研究。
“这是一个改变游戏规则的生物医学研究，因为它不仅为细胞和组织生长提供了一个框架结构，帮助身体修复其自身的组织，而且它还可以用于偏远地区的医疗机构，比如陆军野战医院，在那里传统治疗方法可能会受到限制。”Kumta教授说。“与其在身体中植入惰性螺钉或关节，我们可以使用可降解的金属合金材料向身体提供了生长模板，通过人体自身的再生机制进行有效的自愈。”

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