Интегрирането и иновациите на разградими полиестерни материали и технология за 3D печат

Разградими полиестерни материали:разградимите полиестерни материали са клас биоразградими полимерни материали, които могат постепенно да се разграждат на малки молекули в естествената среда или чрез ензимна хидролиза на организми и в крайна сметка да се абсорбират от организмите или да се изхвърлят от тялото. Този вид материал има широка перспектива за приложение в областта на медицината поради добрата си биосъвместимост, разградимост и производителност на обработка.

Често срещани разградими полиестерни материали:включително полимлечна киселина (PLA), полигликолова киселина (PGA), полиε-капролактон (PCL), политриметилкарбонат (PTMC), полип-дициклохексанон (PPDO) и т.н. Цикълът на разграждане, механичните свойства и хидрофилността на тези материали могат да се контролират чрез различни мономерни съотношения и методи на съполимеризация, за да се отговори на различни медицински нужди. Разградимите полиестерни материали, комбинирани с технология за 3D печат, показват голям потенциал за персонализирано медицинско персонализиране, могат точно да произвеждат сложни медицински импланти, които отговарят на нуждите на пациентите, хирургически ръководства и т.н., за да се постигне същевременно прецизна медицина, материалът може да се абсорбира от тялото след изпълнение на задачата, намаляване на риска от вторична хирургия и насърчаване на рехабилитацията на пациентите.

Първо, персонализирано персонализиране на разградими полиестерни материали за медицински цели

Персонализирано изпълнение

1. Мономерно съотношение и метод на съполимеризация:

Чрез регулиране на мономерното съотношение и режима на съполимеризация на разградимите полиестерни материали, периодът на разграждане, механичните свойства и хидрофилността на разградимите полиестерни материали могат да бъдат точно регулирани. Например съполимерът PLCL на полимлечна киселина (PLA) и polε-капролактон (PCL) може да контролира скоростта на разграждане и механичните свойства на материала чрез промяна на съотношението на PLA и PCL.

2. Дизайн на структурата на молекулярната верига: 

Дизайнът на структурата на молекулната верига на полимера като размер на молекулното тегло и ширина на разпределение, крайна модификация, блок, разклоняване, омрежване, хиперразклонение и т.н., може допълнително да контролира свойствата на материалите. Например силата и здравината на полимлечната киселина могат да бъдат подобрени чрез въвеждане на пластични верижни сегменти или конструиране на омрежени мрежи.

3. Контрол на структурата на агрегацията: 

Чрез контролиране на структурата на агрегиране на полимерите, като ориентация и кристализация, цикълът на разграждане и механичните свойства на материалите могат да бъдат контролирани. Например, механично самоподсилване може да се постигне чрез индуциране на PLLA да образува влакнести кристали чрез ориентация на течението. Цикълът на разграждане на PLLA материалите може да се контролира чрез регулиране на кристалността на PLLA материалите с нуклеиращи агенти.

4. Смесващ дизайн: 

Структурата на текстурата на хетерогенната система може да бъде проектирана чрез смесване и други средства за ефективен контрол на производителността на разградимите полиестерни материали. Например, механичната якост и биологичната активност на разградимите полиестерни композити могат да бъдат подобрени чрез смесване на биоактивни неорганични наноматериали. Чрез смесване на развиващия се материал, на развиващия се полиестерен материал може да се даде ефектът на проявяване.

Персонализирани примери за приложение

1. Тъканно инженерство и регенеративна медицина: 

Разградимите полиестерни материали могат да се използват за изготвяне на 3D отпечатани стентове за тъканно инженерство, които могат да бъдат персонализирани според специфичните нужди на пациентите. Например, чрез регулиране на скоростта на разграждане и механичните свойства на материала, може да се подготви скеле, което да съответства на тъканта на пациента, като по този начин се насърчава регенерацията и възстановяването на тъканите.

2. Хирургически помощни средства: 

Технологията за 3D печат може също да произвежда хирургически помощни средства, като хирургически водачи, хирургически модели и т.н. Тези инструменти могат да помогнат на лекарите да симулират и планират преди операцията, подобрявайки хирургическата точност и безопасност.

3. Биоразградими медицински изделия: 

Като биоразградимите стентове, тези устройства могат постепенно да се разграждат след имплантиране в тялото, избягвайки дългосрочните рискове, които могат да бъдат причинени от традиционните метални стентове. В същото време персонализираният дизайн на биоразградимите стентове може да се адаптира по-добре към съдовата структура на пациента и да подобри ефекта от лечението.

PCL, PLA и PLCL имат свои собствени характеристики в областта на биомедицинските материали. PCL има добра биосъвместимост, контролируемо разграждане и отлични механични свойства. Въпреки това, скоростта на разграждане е бавна и якостта е относително ниска. PLA има пълно биоразграждане, добра обработка и висока механична якост. Но крехкостта е голяма, скоростта на разграждане може да е твърде бърза.

PLCL съчетава здравината на PCL със здравината на PLA, има контролируем цикъл на разграждане, отлични механични свойства и добра биосъвместимост. Подходящ е за различни приложения в тъканното инженерство, като възстановяване на хрущял, нервни канали, съдов стент и възстановяване на кости. Прилагането на технологията за адитивно производство на PLCL в тъканното инженерство има значителни предимства и потенциал.

Второ, прилагането на PLCL технология за адитивно производство в тъканното инженерство

1. Външен трахеален стент: 

PLCL материал с функция за памет на формата се използва за изготвяне на външен трахеален стент с персонализирана форма и размер чрез технология за 3D печат. Стентът може бързо да се върне към предварително определената форма след имплантиране, да осигури стабилна опора за трахеята и да има добра биосъвместимост и разградимост.

2. Гръдни импланти: 

Персонализираните гръдни импланти се изготвят с помощта на разградими полиестерни материали според изискванията за форма и размер на гърдите на пациента. Имплантът може да се разгражда постепенно с течение на времето и в крайна сметка да се абсорбира от тялото, като се избягват дългосрочните усложнения, които могат да дойдат с традиционните импланти.

3. Други медицински изделия: 

Разградимите полиестерни материали могат също да се използват за приготвяне на персонализирани ортопедични импланти, сърдечно-съдови интервенционни устройства, резорбируеми конци и други медицински устройства. Тези устройства могат да бъдат персонализирани според индивидуалните нужди на пациентите, подобрявайки резултатите от лечението и качеството на живот на пациентите.

Полимерният материал е приложил успешно технологията за производство на добавки PLCL в тъканното инженерство и се е разширил в много области като медицински 3D печат на тел, биологичен 3D печат и SLS 3D печат на медицински микросферни суровини.

Трето, прилагането на разградими биомедицински материали

Тел за медицински 3D печат

Медицинската тел от PLA има важна стойност за приложение при 3D принтиране на лицево-челюстни кости/черепни ремонти, порьозни скелета за възстановяване на хрущяли, съдови скелета и т.н. Неговата добра биоабсорбируемост, висока якост и пластичност и добра биосъвместимост правят PLA 3D отпечатаните линии широко използвани в областта на медицината. Примерите включват абсорбируеми импланти за възстановяване на лицево-челюстна кост и порести скелета за възстановяване на кост.

Приложение на медицински микросфери в SLS 3D принтиране

На 23 юли 2024 г. технология, наречена дддхххА медицински 3D печат контролируеми микросфера обучение процесдддххх, успешно разработена от Шенжен Гуанхуа Вейе Co., ООД. и нейното дъщерно дружество Шенжен Джушенг Биотехнология Co., LTD., официално премина прегледа на Държавната служба за интелектуална собственост и спечели националното разрешение за патент за изобретения. Изобретението се фокусира върху разработването на процес на приготвяне, който гарантира, че микросферите, използвани в медицинския 3D печат, имат контролируем размер на частиците и скорост на биоразграждане.

Ядрото на процеса на приготвяне е да се постигне прецизен контрол на размера на частиците и скоростта на биоразграждане на микросферите, което осигурява силна подкрепа за прилагането на технологията за 3D печат SLS в областта на медицината.

1. Система за доставяне на лекарства:

Медицинските микросфери могат да се използват като носители за системи за доставяне на лекарства, а микросферите със специфични структури и свойства могат да бъдат прецизно приготвени чрез технологията за 3D печат SLS. Тези микросфери могат да пренасят лекарствени съставки и да постигнат прецизно освобождаване на лекарството в тялото, като подобряват ефикасността на лекарството и намаляват страничните ефекти.

2. Скелета за тъканно инженерство: 

Технологията за 3D печат SLS може да се използва за подготовка на скелета за тъканно инженерство с бионична структура и механични свойства. Като компонент на скелето, медицинските микросфери могат да осигурят подкрепата и храненето, необходими за клетъчния растеж и да насърчат регенерацията и възстановяването на тъканите.

3. Микросреда на клетъчна култура: Чрез технологията за 3D печат SLS може да се подготви микросреда на клетъчна култура със структура на микропори и сложна геометрия. Като част от микросредата медицинските микросфери могат да осигурят точките на закрепване и хранителните вещества, необходими за клетъчния растеж и да оптимизират условията на клетъчната култура.

3D биопечат

PCL е термопластичен полиестер с добра биосъвместимост, разградимост и механични свойства. PCL суровините могат да бъдат обработени чрез различни технологии за 3D печат (като моделиране на разтопено отлагане FDM, селективно лазерно синтероване SLS и т.н.), за да се образуват 3D печатни продукти със сложни структури и функции.

Екструдирането на стопени частици е важен процес в биопечата, който включва нагряване на PCL частици до разтопено състояние и след това екструдирането им през дюза върху платформа за печат, за да се образуват 3D структури слой по слой. Този процес има предимствата на висока прецизност, висока ефективност и висока гъвкавост за посрещане на различни медицински нужди.

1. Тъканно инженерство:

PCL може да се използва като материал за скеле за тъканно инженерство за подпомагане на клетъчния растеж и диференциация и за насърчаване на възстановяването и регенерацията на тъканите. Чрез технологията за биопринтиране могат да бъдат подготвени скелета за тъканно инженерство със сложни структури и функции, за да осигурят по-добра подкрепа за възстановяване и регенерация на тъкани.

2. Хирургично планиране: 

PCL суровините се използват за отпечатване на 3D модели на специфични части на пациенти, което помага на хирурзите да извършват хирургично планиране и симулационни операции. Това може да подобри хирургическата точност и безопасност и да намали хирургическите рискове.

3. Медицински изделия и импланти: 

PCL суровините могат също да се използват за производство на медицински устройства и импланти, като хирургически водачи, костни щифтове, костни пластини и др. Тези медицински устройства и импланти имат добра биосъвместимост и механични свойства и могат да отговорят на различни медицински нужди.