METHOD 3D打印機(jī)和LABS實(shí)驗(yàn)室共同研發(fā)用于肘部移植的骨骼友好型生物相容性材料

來源：Stratasys

西班牙國家研究委員會(huì)（CSIC）膠體處理小組日常使用COLFEED4Print的打印技術(shù)制造創(chuàng)新產(chǎn)品。他們目前專注于多個(gè)領(lǐng)域，其中就包括開發(fā)生物相容性3D打印絲材實(shí)現(xiàn)骨骼和組織再生。

R+D+I的未來：Oss骨誘導(dǎo)性絲材在創(chuàng)新案例中的應(yīng)用
具備骨誘導(dǎo)性的Oss是一種可生物降解的聚合物絲材，內(nèi)部含有高度分散的生物活性成分（TCP, HAp, Mg等等），是3D打印定制化骨骼和組織再生的理想選擇。

這類絲材的主要優(yōu)點(diǎn)在于它們可以結(jié)合不同的特性。比如生物降解性、生物相容性或滿足移植需求的抗菌效果——如紫外線消毒和定制孔隙率，這些特性使其成為體外細(xì)胞培養(yǎng)和臨床體內(nèi)研究的理想材料。

由于能夠在可控環(huán)境中打印出具實(shí)驗(yàn)性的高級(jí)3D絲材，為醫(yī)療應(yīng)用提供必不可少的表面高精度，MakerBot METHOD和LABS設(shè)備被用于打印這種生物可降解絲材。在這種情況下，Oss細(xì)絲被用作患者肘部部分切除后的移植解決方案。在整個(gè)過程中，我們可以看到對(duì)于這類應(yīng)用，所使用的原料和可控的生產(chǎn)過程同樣重要。

尺骨骨不愈合的再手術(shù)過程
在這個(gè)理論案例中，一名帶著骨整合板的患者發(fā)現(xiàn)移動(dòng)肘部時(shí)出現(xiàn)問題。醫(yī)生對(duì)患肢進(jìn)行CT掃描，以便通過3D影像檢查肘部無法正常彎曲的原因。

為確保找到最優(yōu)解決方案，醫(yī)生還對(duì)健肢也進(jìn)行了CT掃描，并將影像進(jìn)行鏡面反轉(zhuǎn)，再把兩個(gè)影像結(jié)果疊加。通過這種方式，患肢的肘部就能與健肢進(jìn)行對(duì)比。

比較兩個(gè)影像后發(fā)現(xiàn)，患肢的某些區(qū)域不應(yīng)出現(xiàn)骨頭，另一些區(qū)域則沒了骨頭。因此，醫(yī)生決定進(jìn)行截骨術(shù)（切除不健康的部分），并用移植骨骼代替。

至此，就解釋了患者真實(shí)病例的操作過程。在決定進(jìn)行截骨術(shù)后，醫(yī)生會(huì)對(duì)其進(jìn)行干預(yù)，手動(dòng)糾正偏差，并為患者進(jìn)行骨骼移植。移植體在手術(shù)室中按尺寸打磨，因此，在干預(yù)中外科醫(yī)生必須將骨骼打磨至完美符合患者所需的形狀。

使用3D打印和具備生物相容性的絲材——在這個(gè)案例中也就是Oss細(xì)絲，移植體可以在外科醫(yī)生進(jìn)入手術(shù)室前就打印好。只要使用了正確的3D設(shè)備，移植體的形狀和大小將完全準(zhǔn)確。

下面的圖片顯示了使用MakerBot METHOD LABS打印機(jī)制造的3D打印移植體：

結(jié)果顯示，成品表面質(zhì)量非常出色。盡管這是一種全新成分的絲材，但MakerBot團(tuán)隊(duì)已經(jīng)取得了最佳效果。

個(gè)性化醫(yī)療是醫(yī)療保健的未來。它能夠提供定制的解決方案，可以保證更好的效果，并減少再次干預(yù)的次數(shù)。然而，重要的是必須牢記，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，任何解決方案必須是安全和可控的。在研究過程中，為了得出正確的結(jié)論，確保過程的可重復(fù)性也相當(dāng)重要。

COLFEED4Print是創(chuàng)新應(yīng)用3D絲材開發(fā)的先鋒，而MakerBot的設(shè)備為這類以創(chuàng)新為核心的企業(yè)提供了理想的3D打印解決方案。

MakerBot METHOD，用于研究的設(shè)備
在研究和開發(fā)新應(yīng)用或產(chǎn)品時(shí)，必須確保實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性、可靠性和準(zhǔn)確性。使用不正確的方法進(jìn)行研究可能導(dǎo)致不準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)或結(jié)論。類似情況也會(huì)發(fā)生在3D打印的研究中，因?yàn)橛泻芏啻蟛糠衷O(shè)備未納入考量的變量，比如打印環(huán)境和打印絲材的狀態(tài)。

對(duì)打印環(huán)境的控制能力是新材料開發(fā)和測(cè)試中必不可少的條件。MakerBot METHOD LABS是唯一具備加熱腔室的桌面打印機(jī)。它的加熱腔室可以控制前一打印層的溫度，這有助于更好的層間融合。帶有加熱表面的3D設(shè)備會(huì)隨著打印層數(shù)的增加出現(xiàn)溫度梯度，使得層間融合不恒定、不平均。因此，在3D打印中受控的環(huán)境可提高可重復(fù)性，實(shí)現(xiàn)更加嚴(yán)苛和精準(zhǔn)的打印。

LABS生態(tài)系統(tǒng)
此外，MakerBot設(shè)備還有專為實(shí)驗(yàn)材料設(shè)計(jì)的擠出機(jī)，一體成型的超長噴嘴可以更好地控制擠出和縮回。它的齒輪系統(tǒng)可產(chǎn)生200牛米的扭矩，并擠出最高標(biāo)準(zhǔn)的絲材。另一方面，MakerBot 3D打印機(jī)還帶有空氣過濾器，可處理材料發(fā)散出的有害顆粒。

這些都使得MakerBot 3D打印機(jī)成為了開發(fā)和打印創(chuàng)新產(chǎn)品和材料的理想工具。