反向3D打印用于生产骨修复支架植入物

一段时间以来，我们一直听说类似脚手架的植入物可以促进骨组织或软骨重新生长到缺失的区域。现在，科学家们已经开发出一种可以更快速、更轻松地 3D 打印此类植入物的方法。

首先，所谓的“微型脚手架”究竟是如何工作的?好吧，如果患者丢失了一部分骨头(由于事故或疾病)，医生首先会制作一个植入物，该植入物通过手术放置在骨头应该存在的间隙内。该植入物具有类似三维支架的微观结构，由生物相容、可生物降解的材料制成。它还可能含有促进细胞生长的化合物。

由于植入物的内部结构与天然骨骼相似，来自患者相邻骨组织的细胞逐渐开始迁移到其中，在其相连的空白空间内“栖息”。这些细胞继续繁殖，在支架材料无害地溶解时取代它。最终，剩下的只是纯净、天然的骨头，填补了以前的空白。

然而，3D 打印植入物可能会很棘手，因为空白空间的墙壁非常薄且复杂——最常用的 3D 打印机上的打印喷嘴根本无法达到这种程度的细节。这就是新技术的用武之地。

它被称为负体现牺牲模板 3D (NEST3D) 打印，由澳大利亚皇家墨尔本理工大学和墨尔本圣文森特医院的科学家开发。该过程从 3D 打印脚手架空白空间的负模板开始，其中它们由固体聚醋酸乙烯酯 (PVA) 胶水表示。一个普通的打印机喷嘴完全有能力完成这项工作。

将该模板放入模具中后，将生物相容性/可生物降解的液体材料(例如聚合物)倒入其中，填充模板未占据的空间。聚合物固化后，用水溶解可溶性 PVA 胶水。结果，模板消失了，只剩下一个复杂的聚合物“骨架”，它形成了脚手架。

除了在修复骨骼缺陷方面的作用外，该技术还可以用于诸如在实验室中种植替换身体部位等应用。

“使用基本的‘高中’级 3D 打印机创建如此复杂的形状是非同寻常的，”首席科学家、皇家墨尔本理工大学的 Cathal O'Connell 博士说。“这确实降低了进入该领域的门槛，让我们更接近于使组织工程成为医学现实。”

最近发表在《先进材料技术》杂志上的一篇论文描述了这项研究。