基于可生物降解聚合物材料制造的植入物 ，例如聚乳酸，聚乙醇酸或聚己內(nèi)酯 已經(jīng)被應(yīng)用了數(shù)十年。通過(guò)注塑技術(shù)可以將這類材料制造為簡(jiǎn)單的幾何形狀，但難以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化植入物的制造，滿足醫(yī)學(xué)上更多復(fù)雜的需求。3D打印技術(shù)在制造復(fù)雜性產(chǎn)品以及靈活實(shí)現(xiàn)定制化生產(chǎn)中的優(yōu)勢(shì)，為可降解聚合物植入式器械的定制帶來(lái)更多可能性,也將擴(kuò)展可降解植入物的應(yīng)用范圍。

根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)觀察，硅谷3D打印企業(yè)Carbon 正在將其增材制造生產(chǎn)解決方案向植入式醫(yī)療器械領(lǐng)域滲透, 他們正在開(kāi)發(fā)一種新的彈性體生物可吸收聚合物3D打印材料，并結(jié)合3D打印點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，拓展這款材料在醫(yī)療植入式器械制造中的應(yīng)用，潛在應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋8類植入式醫(yī)療器械。

 材料與設(shè)計(jì)結(jié)合探索創(chuàng)新性可植入器械

天然生物可吸收材料包括自體移植，同種異體移植和異種移植。自體移植物的可用性受到限制，同種異體移植物和異種移植物都有引起排異反應(yīng)/炎癥的風(fēng)險(xiǎn)以及對(duì)全身免疫抑制的要求。傳統(tǒng)的合成生物可吸收聚合物是剛性的半結(jié)晶熱塑性塑料，通常通過(guò)熔融加工、注塑或熔融紡絲制造醫(yī)療設(shè)備。這些材料要實(shí)現(xiàn)柔韌性，通常需要用聚酯纖維制成織物。

根據(jù)Carbon, 盡管基于傳統(tǒng)生物可吸收材料可顯著改善患者的健康狀況，但醫(yī)療器械應(yīng)用的廣度受到可用材料范圍和它們提供的力學(xué)響應(yīng)的限制。Carbon正在開(kāi)發(fā)一種新的彈性體生物可吸收聚合物材料，該材料用于Carbon 基于光聚合工藝的Digital Light Synthesis?（DLS?）3D打印技術(shù)，通過(guò)該技術(shù)能夠創(chuàng)建復(fù)雜的可降解醫(yī)療設(shè)備。

彈性生物可吸收聚合物系列材料。來(lái)源：Carbon

Carbon 在提供可吸收材料以外，還將結(jié)合設(shè)計(jì)方案拓展可降解醫(yī)療植入物設(shè)備應(yīng)用。Carbon的點(diǎn)陣設(shè)計(jì)軟件可對(duì)植入物產(chǎn)品機(jī)械力進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過(guò)控制材料的特性和結(jié)構(gòu)，將為研究和設(shè)計(jì)可吸收的植入設(shè)備開(kāi)辟新途徑。

Carbon 列出了新型可生物吸收的彈性體材料以及軟件驅(qū)動(dòng)的增材制造設(shè)計(jì)解決方案的潛在應(yīng)用領(lǐng)域。包括：

彈性生物可吸收聚合物3D打印材料潛在應(yīng)用領(lǐng)域。來(lái)源：Carbon

外科用網(wǎng)片（Surgical mesh） –利用Carbon DLS技術(shù)創(chuàng)建生物可吸收、彈性和多孔結(jié)構(gòu)的能力，為外科網(wǎng)開(kāi)辟了新的可能性。3D打印非平面結(jié)構(gòu)可以幫助外科醫(yī)生將網(wǎng)孔放置在相關(guān)的手術(shù)部位，同時(shí)***大程度地減少在手術(shù)時(shí)對(duì)網(wǎng)片的操作。確保網(wǎng)片在臨床治療時(shí)間內(nèi)保持在植入位置與機(jī)械性能，將幫助改善患者的預(yù)后。

周圍神經(jīng)導(dǎo)管（Peripheral Nerve Conduits） – 周圍神經(jīng)的損傷可導(dǎo)致人體感覺(jué)或活動(dòng)度下降，傳統(tǒng)的修復(fù)方法包括在由各種生物材料制成的“袖帶”中逼近被切斷神經(jīng)的末端，這些生物材料包括不可降解的彈性體、膠原產(chǎn)品、Xenography腸粘膜和可生物吸收的聚酯。3D打印技術(shù)和可生物吸收的彈性體，可以制造管狀彈性體晶格，該晶格能夠以適度的壓縮力固定被切斷的神經(jīng)末端，同時(shí)能夠運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)和細(xì)胞因子，從而加快神經(jīng)的愈合。

軟組織修復(fù)導(dǎo)管 （ Soft Tissue Repair Conduit ）–肌腱撕裂的愈合通常由于這些組織中缺乏脈管系統(tǒng)而受阻。3D打印技術(shù)可制造具有機(jī)械方向性受控的貼片，從而在適當(dāng)?shù)姆较蛏暇哂徐`活性，在設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)需要增加強(qiáng)度。此外，在設(shè)計(jì)時(shí)可以將信號(hào)分子注入材料中，以幫助人體組織“募集”細(xì)胞，支持愈合過(guò)程以及隨著材料吸收而恢復(fù)腱機(jī)械強(qiáng)度。

可植入設(shè)備的彈性袋（Pocket for Implantable Devices ） –植入有源醫(yī)療設(shè)備（例如起搏器、除顫器、神經(jīng)刺激器）可能會(huì)引起感染。通過(guò)使用3D打印技術(shù)和注入或涂有抗生素的可生物吸收的聚合物，可以制造定制形狀的彈性袋以便在植入時(shí)安裝。

下腔靜脈（IVC）過(guò)濾器（Inferior Vena Cava Filter） –對(duì)于有肺栓塞風(fēng)險(xiǎn)的患者，IVC過(guò)濾器通常用于捕獲下肢拋出的血塊并防止其進(jìn)入肺部。常用的金屬過(guò)濾器在拆卸過(guò)程中仍存在風(fēng)險(xiǎn)，Carbon 認(rèn)為新開(kāi)發(fā)的生物可吸收材料與3D打印技術(shù)可以制造專用的生物可吸收過(guò)濾器，在預(yù)定時(shí)間后過(guò)濾器將轉(zhuǎn)換為支架。

放射治療墊片（Radiotherapy Spacers） –接受手術(shù)切除腫瘤的患者隨后可能需要進(jìn)行放射治療，以治療手術(shù)部位周圍殘留的癌組織。放射治療墊片可在手術(shù)過(guò)程中放置，3D打印的墊片具有多孔、彈性、可生物吸收的特點(diǎn)，作用是使腫瘤部位與周圍的敏感組織進(jìn)行物理隔離。

止血裝置/耳鼻喉科填料 -耳鼻喉科（ENT）治療程序中，通常需要用填料保持氣道的形狀和完整性。Carbon 的彈性生物可吸收聚合物材料，在應(yīng)用時(shí)能夠先被壓縮，在膨脹之后進(jìn)行空間填充，無(wú)需通過(guò)二次手術(shù)取出。

藥物輸送應(yīng)用（Drug Delivery Applications） –是一種將內(nèi)部涂有或攜帶治療劑的彈性生物可吸收裝置，通過(guò)微創(chuàng)技術(shù)植入到體內(nèi)的治療方式。Carbon預(yù)計(jì)這類3D打印應(yīng)用包括：長(zhǎng)期輸入抗炎藥的裝置，緩解慢性疼痛的裝置，化學(xué)療法，再生療法或可在無(wú)需移除藥物輸入系統(tǒng)的情況下促進(jìn)組織生長(zhǎng)的療法。

總之，Carbon的目標(biāo)是結(jié)合新型可生物吸收的彈性體與增材制造設(shè)計(jì)能力，創(chuàng)建許多創(chuàng)新型的醫(yī)療設(shè)備，通過(guò)消除對(duì)二次外科手術(shù)的需要來(lái)降低患者的總體醫(yī)療成本和風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)減少手術(shù)時(shí)間、縮短定制式器械制造時(shí)間來(lái)改善人體健康狀況。

Carbon使用了表征良好的當(dāng)前合成的生物可吸收聚酯3D打印材料，這些聚酯通常基于乳酸、乙醇酸和環(huán)狀單體（例如己內(nèi)酯）的聚酯。Carbon表示已經(jīng)證明了其新材料的生物相容性，通過(guò)了細(xì)胞毒性、刺激性、致敏性，急性全身毒性，遺傳毒性和伽馬后滅菌測(cè)試。

3D科學(xué)谷Review

理論上可被吸收、降解的植入式器械將進(jìn)一步改善治療效果，植入器械在完成促進(jìn)組織再生或輸送藥物等任務(wù)之后，在數(shù)月至數(shù)年的時(shí)間后被人體吸收，進(jìn)一步提升患者的生活質(zhì)量。

借助3D打印技術(shù)，可吸收、可降解的醫(yī)療器械設(shè)計(jì)層面上能夠?qū)崿F(xiàn)更多的可能性。根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)觀察，在Carbon DLS 3D打印技術(shù)之前，基于粉末床工藝的選區(qū)激光燒結(jié)（SLS）與基于材料擠出工藝的電熔制絲（FFF）3D打印技術(shù)已開(kāi)始被用于開(kāi)發(fā)少量可吸收的植入式器械，例如可降解的個(gè)性化顱頜面外科植入物。

德國(guó) Fraunhofer ILT 快速制造部門開(kāi)發(fā)了一種新的可降解粉末復(fù)合材料，F(xiàn)raunhofer已驗(yàn)證了用該材料以及SLS 3D打印技術(shù)制造可降解顱骨植入物的可行性。Fraunhofer 采用基于良好生產(chǎn)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)溶劑方法處理SLS 粉末，生產(chǎn)多種不同的聚合物/填料組合，包括由PLA和沉淀碳酸鈣（PCC）制成的新復(fù)合材料。專門設(shè)計(jì)的PCC顆粒是骨形成所需的Ca2 +離子的來(lái)源。此外，PCC顆粒能夠通過(guò)緩沖在植入物再吸收期間可能出現(xiàn)的聚丙交酯酸性降解產(chǎn)物，來(lái)改善復(fù)合材料的降解行為。這種方式可以避免由酸性降解產(chǎn)物引起炎癥反應(yīng)的可能。PCC顆粒還提供合適的表面結(jié)構(gòu)，改善與聚丙交酯基質(zhì)的粘附性。

化工材料制造商贏創(chuàng)開(kāi)發(fā)了用于FFF 3D打印的可降解醫(yī)療3D打印絲材-RESOMER?，目前可供選擇的標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)包括左旋聚乳酸（PLLA）、左旋丙交酯-乙交酯共聚物（PLGA）、聚己內(nèi)酯（PCL）和聚對(duì)二氧環(huán)己酮（PDO），并可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行額外定制。產(chǎn)品的機(jī)械性能，例如強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率，可以根據(jù)目標(biāo)應(yīng)用進(jìn)行調(diào)整，生物再吸收周期也可以從少于六個(gè)月到三年以上不等。這一系列材料適用于骨科和牙科等領(lǐng)域。