荷兰研究人员成功地3D打印新型抗菌骨植入物

时间：2020-07-10 09:09 来源：中国3D打印网作者：中国3D打印网阅读：次

中国3D打印网7月10日讯，代尔夫特理工大学的研究人员设计并印刷了具有抗菌特性的多孔钛骨植入物。利用称为等离子体电解氧化的新型生物功能化方法，该团队能够为锶和银纳米颗粒加载植入物，从而在24小时内根除了抗药性很强的金黄色葡萄球菌。研究人员认为，他们发现锶和银之间的协同抗菌行为可能会产生一种新型的植入物，这种植入物可使患者维持最少的生命。

3D打印和植入物生物功能化。图片来自代尔夫特理工大学。
设计骨科植入物
骨植入物是医疗设备行业中最流行的植入物之一，在全球数以百万计的人中都可以找到。但是，像其他任何功能性设备一样，它们的使用寿命也很有限。使用寿命即将结束时，开始出现松动，其特征是患者活动能力下降以及疼痛和疼痛发作。
骨植入物的最终目标是防止松动。为此，植入物必须替换天然的骨组织，从而使周围的骨头在植入物的表面上生长并在称为成骨的过程中与之融合。多年以来，研究人员尝试了许多方法，包括合成新的生物材料，表面生物功能化，甚至局部递送活性剂，但这仍然是不断进行试验和讨论的话题。

Ti64植入物的多孔结构。图片来自代尔夫特理工大学。
锶和银
考虑到最终目标并获得了背后的工程部门的资助，该团队使用SLM技术打印了一个Ti-6Al-4V样品植入物。然后，使用等离子体电解氧化（一种用于生成氧化物涂层的电化学表面处理工艺）来用锶和银对植入物的表面进行生物功能化。在这里，锶起到促进骨骼生长的作用，而银则具有抗菌作用。研究小组发现，两种活性剂均可连续释放长达28天，并且在与表面接触24小时后几乎不存在金黄色葡萄球菌菌株。
有趣的是，锶与银之间发现了一种非常协同的抗菌关系。尽管锶本身没有任何杀菌特性，但在存在锶的情况下，需要4到32倍较低的银离子浓度才能杀死整个细菌培养物。研究人员将他们的工作视为未来骨科生物材料的高级原型，并希望看到他们的发现在临床中得到利用。

植入物上细菌簇的SEM成像。图片来自代尔夫特理工大学。
抗菌材料的开发在医疗器械研究中十分普遍。最近，来自北京清华大学的研究人员3D打印了个性化的子宫颈组织植入物，以抵抗人乳头瘤病毒（HPV）。在与代尔夫特研究相同的前提下进行工作，聚氨酯植入物的多孔结构中装有抗HPV蛋白，该蛋白被定量释放以抑制HPV的生长。

在其他地方，材料科学家已经开发出一种与淀粉融合的聚己内酯（PCL）基复合丝，可用于低温FDM机器。然后通过添加生物活性成分使长丝进一步功能化，使其具有在宽温度范围内起作用的抗菌性能。

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