英国研究人员利用3D打印技术推进医疗设备发展

发布时间：2024-04-28 04:37:55来源：荣格增材制造浏览量：

近日，诺丁汉大学研究人员利用波士顿微制造公司（BMF）的3D打印技术，开发出了能够提高与人体组织兼容性的医疗设备。该项目由英国政府资助，专门设计能更有效融入人体的植入医疗器械，旨在减少感染和不良免疫反应等并发症。研究人员充分利用了BMF的微精度打印能力，这对于创建植入医疗器械所需的复杂且微小结构至关重要。

在创新使用BMF技术的基础上，研究团队正在参与一个由工程与物理科学研究理事会资助的项目，重点是“为可转化的医疗设备设计生物结构材料”。这项计划的核心是开发具有详细表面纹理的地形复杂材料，使其能够更有效地与人体组织相互作用。利用BMF的3D打印技术，这些材料旨在改善其在人体内的适应性和功能，并支持各种植入物所需的基本功能。

诺丁汉大学生物发现研究所

BMF公司CEO John Kawola说：这些医疗设备可以是长期植入物，也可以是导管等临时辅助工具。目的是促进细胞健康生长，同时防止细菌感染，这是植入物的常见问题。

美国疾病控制与预防中心的一份报告指出，每31名医院病人中就有1人会感染医源性感染。史蒂文斯技术研究所指出，这些感染中有相当一部分与组织接触的生物医学设备有关，包括髋关节或膝关节置换术、导管和心脏起搏器，凸显了这一问题的严重性。这些生物材料相关感染通常被称为植入感染，通常是由细菌和病毒引起的，这些细菌和病毒在医疗环境中传播，或从医院环境转移到病人身上。

诺丁汉大学研究人员致力于开发能够抵御这些感染的先进生物材料，从而可以解决这一问题。他们的工作旨在创造出既能自然阻止细菌生长，又能促进健康组织整合的表面。这个项目至关重要，因为它不仅解决了减少植入物感染的当务之急，还为未来更安全、更可靠的医疗奠定了基础。

Kawola说：研究人员希望优化不同聚合物和拓扑结构之间的相互作用，以显著提高医疗设备的性能。这不仅是为了预防感染，也是为了长期促进健康细胞相互作用。这些目标推动了公司与诺丁汉大学的合作，使能够开发出创新的、改善生活的医疗技术。

研究团队负责人解释说，他们利用BMF的增材制造技术，以10×10的塑料和形状阵列创建芯片，并将其暴露在各种环境条件下，观察会发生什么。这使他们能够对数百种组合进行富有成效的测试，而使用激光蚀刻或双光子技术等其他技术则很难做到这一点。

Camstent涂层导管

BMF的技术特别适合诺丁汉大学的项目，因为它能生产出精确的微结构，用于测试材料与人体组织之间的相互作用。诺丁汉研究中的一项应用就是生产ChemoTopo芯片。这些专用芯片是研究的基石，让科学家们能够系统地测试和评估一千多种聚合物化学成分和表面形貌组合。

利用ChemoTopo芯片，研究人员可以有效地筛选潜在材料，以确定哪种组合能最有效地促进所需的生物反应，并抑制细菌粘附等不必要的反应。与传统方法相比，这种方法加快了研究进程，有助于将有前景的材料更快地应用于临床。

由于BMF 3D打印的精确性，在微尺度上探索这些组合变得更加容易，这对于了解细胞如何与不同表面相互作用至关重要。研究人员利用机器学习分析从这些实验中收集到的数据，创建模型来预测材料的性能。这有助于指导未来医疗设备的设计。

BMF S140

这将从根本上改变设备的设计和制造方式，尤其是在将这些见解传递给可能使用3D打印技术进行生产的医疗设备制造商时。这项研究的影响是巨大的，潜在应用遍及各种医疗保健领域，包括再生医学，材料必须与人体组织产生有益的相互作用。

例如，在以修复角膜或视网膜为目标的项目中，生产能促进愈合和整合而不引起不良反应的定制材料的能力至关重要。Kawola说，该团队还在研究耳蜗植入物、导管，甚至是用于修复受损肠道和预防感染的肠道贴片。

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