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3D打印技术的深度应用

更新时间: 2024-11-08 13:49:44  查看次数: 24    

天津3D打印

PHEMA 水凝胶因为光引发剂效率不够,所以暂时没办法成功打印,得进一步优化光引发剂体系才行。现在现代医学技术不断发展,组织工程已经成了热门研究领域。很多研究者做出了各种性能不同的材料,还想出了很棒的材料成型办法,大大推动了这个领域的进步。这篇论文围绕生物医学领域的组织工程支架展开,以 3D 打印技术为基础,研究了生物相容性聚合物材料和合成水凝胶的力学性能、生物相容性以及精确制造成型方法,主要有下面三个部分:


第一部分,用溶剂共混法,把 TEC 当作增容剂,做出了相容性不错、力学性能比纯 PLGA 好而且能生物降解的 PLGA/PCL/TEC 70:30:6 复合材料。用 L929 和 HeLa 细胞当模型,证明了这种复合材料生物相容性挺好。根据患者的医学影像数据,把患者病灶区域提取出来,再用软件修复和建模,用能溶于水的 PVA 材料通过 FDM 型 3D 打印机打印成牺牲模板。用多次提拉法包住牺牲模板,往模板里通温水让它溶解,这样就能做出用复合材料做的厚度能调整、有很多孔的组织工程支架。这种方法做出来的支架能很精确地贴合患者病灶,这样手术难度就降低了。而且支架能生物降解,就减少了患者做二次手术的风险,减轻了患者的痛苦和经济负担。这个方法不需要特别高精度的制造设备,流程简单清楚,实际操作起来很方便,可以推广成一般组织工程支架定制化的制备方法。

第二部分,对水体系可见光引发剂体系进行了挑选和尝试。拿常见的丙烯酰胺 - 双丙烯酰胺水凝胶的光固化举例,用染料让水溶性紫外光引发剂 HHMPP 和三乙醇胺的夺氢反应更敏感,还有用增溶剂包住油溶性可见光引发剂 PTPO 形成胶束来增溶,这两种方法都有一定可行性。但是前面那种方法光固化效率比较低,后面那种方法要是用大分子增溶剂,形成的微米级胶束可能会把固化光源散射掉。所以用 DMF 当小分子增溶剂,用 HHMPP/PTPO/DMF 复合增感光引发剂体系来实现高效率光固化,通过对丙烯酰胺 - 双丙烯酰胺水凝胶光固化的测试,证明了它固化效率高,而且不容易发生固化扩散。

第三部分,把 HHMPP/PTPO/DMF 光引发剂体系用在 PHEA 和 PHEMA 水凝胶的光固化上,通过加明胶、海藻酸钠、琼脂糖和 PEGDA 来调整水凝胶的力学性能和生物相容性,在简单的 DIW 型 3D 打印机上进行 3D 打印测试。实验发现加了天然凝胶成分或者 PEGDA 的 PHEMA 水凝胶力学性能不错,细胞毒性非常低,但是复合光引发剂对 PHEMA 凝胶的光固化效率比较低,现在很难进行 3D 打印。改变明胶和 PEGDA 的添加量可以调整 PHEA 水凝胶的力学性能,而且它有比较高的平衡含水量,成功完成了 3D 打印,不过它细胞毒性比较大,现在还很难用在组织工程领域。这篇文章用聚合物和水凝胶举例,探讨了它们在组织工程上应用的可能性,给生物相容性材料的 3D 打印研究提供了一些思路。 

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