冠状病毒促使人们更多地转向3D打印医疗材料

3D printed medical material technology COVID-19
3D打印在医疗领域正以许多不同的方式帮助拯救生命。

随着3D打印材料在医疗领域变得越来越普遍,冠状病毒的出现引发了对这种革命性材料的进一步需求。

由于供应不足以及人类希望通过解决方案来帮助预防或减轻冠状病毒症状,导致了3D打印医疗用品的研究和开发的突然兴起。

3D打印技术也被称为“增材制造”,它是一种数字技术,与传统工艺相比,它可以制造出精度更高、效率更高、成本更低的定制产品。

利用人工智能,3D打印还可以创造出新的设计,这些设计以前是无法实现的,需要花费更多的时间、更少的精度和更浪费的传统制造。

医疗技术公司Osteopore (ASX: OSX)执行董事Geoff Pocock表示,3D打印也很有优势,因为它简化了供应链。

他补充称,目前疫情扰乱了全球制造业,零部件供应中断对全球制造业和生产产生了重大下游影响,因此这种做法尤其可取。

由于传统工厂已经关闭,通过传统制造方式生产材料的公司不得不从其他地方寻找可能具有复杂规格的关键零部件。

相比之下,3D打印只需要一大块材料就可以制造出整个产品,在Osteopore的案例中,它是监管机构批准的用于体内安全使用的生物可吸收聚合物。

Pocock先生指出,3D打印还有另外两个主要的优点——具有高度精确的结构精度和为患者量身定制产品的能力。

例如,他说,头部受伤的CT扫描可以用来为特定的个人制造一次性产品。之后,骨固定术可以创造出一种特定的产品,不仅能与患者受伤的确切形状相匹配,还能创造出再生骨愈合所必需的孔隙、通道和相关产品结构的微观结构。

Pocock补充称:“正是宏观结构和精细细节的结合,是传统制造方法无法实现的。”

3D打印优化通风设备和口罩

与此同时,在疫情前线,呼吸机在治疗患有急性呼吸窘迫综合征(ARDS)的冠状病毒患者中是至关重要的,由于病例数量激增,许多国家发现这些病例供应不足。

这让比利时的医生们想到了一个新颖的3D打印瓣膜装置,可以让一个机械呼吸机供两个人使用,而不是一个人。

比利时工程师和no2covid.com的联合创始人Dirk Wenmakers和Philippe Caers提出了这个想法,并开发了一个3D打印设备进行测试。

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no2covid.com的3D打印瓣膜使比利时Geel一家医院的呼吸机容量翻了两番。

比利时Geel医院的Luc Janssen医生说,这种一次性的、易于使用的瓣膜可以用来分离一个呼吸机,这样就可以供两个病人使用,并适应每个病人的气流需求。

此外,3D打印专家Materialise公司透露,他们已经找到了解决呼吸机短缺的另一种方法,并发明了一种3D打印的无创PEEP (NIP)面罩连接器,它可以将大多数医院的设备转换成一种面罩,通过在肺部制造正压来帮助呼吸。

根据Materialise公司的研究,这种组合口罩可以减少患者使用机械呼吸机的时间,从而使临床医生减少呼吸机供应的压力。

Materialise公司预计该设备将很快用于医院。

3D打印医疗在冠状病毒以外的需求

除了疫情之外,3D打印医疗用品已经以一种前所未有的方式帮助拯救和改善了人们的生活。

Osteopore是一家成功实现这一目标的公司,它通过3D打印和监管机构批准的医疗植入物来促进自然组织再生。

该公司使用一种专利聚合物配方打印支架。这种材料可以随着时间的推移溶解,留下健康的骨组织。

Osteopore称,这些支架可以“显著”减少术后并发症,而这些并发症通常与永久性植入物有关。

该公司的Osteoplug是一种生物可吸收的植入物,它包含一个多孔基质,使其充满骨髓、血液和营养物质,以促进骨骼再生和重塑。

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Osteopore的3D打印产品已通过FDA、TGA和CE认证,并已成功应用于20000多个外科手术中。

它可以不用螺钉植入,用于修复神经外科手术造成的毛刺。

Osteopore已经设计出它的Osteomesh来修复面部、技术、面部、颈部、下巴和头部的骨折和填补手术缺陷。

该网提供了一个刚性和柔性的支架,以支持骨骼生长期间。一旦骨再生发生,它就会退化。

与此同时,Osteopore的Osteostrip是可生物降解的,设计用来填补开颅手术后的空缺,开颅手术包括从头骨中取出骨头,露出大脑。

它可以填补颅骨瓣和颅骨之间的空隙,不需要螺钉,并提供高度的结构完整性和与周围骨的长期整合。

在最近的一次市场更新中,Osteopore首席执行官Goh Khoon Seng表示,尽管冠状病毒,该公司独特的3D打印生物可吸收植入物的需求仍在“增长”。

生物打印器官

与Osteopore的3D打印骨再生技术相比,生物打印技术更进一步。

加州大学伯克利分校的研究人员最近发明了一种具有更大潜力的3D打印人体组织、骨骼、血管、器官甚至食物的设备。

在漫长的3D打印过程中,活细胞会因需要复杂而特殊的温度和化学条件而退化。

然而,伯克利的研究人员已经开发出一种设备,使用相同的打印机同时创建多个图层。然后将这些层堆叠在一起,形成一个3D结构。

添加到该结构中的每一层细胞都经过低温冷冻以保存细胞寿命。

伯克利大学机械工程教授Boris Rubinsky说:“目前,生物打印主要用于制造一小块组织。”

“3D生物打印的问题是,这是一个非常缓慢的过程,所以你不能打印任何大的东西,因为生物材料在打印完成时就会变质。”

Rubinsky教授解释说:“我们的创新之一是,我们在打印材料时对其进行冷冻,这样生物材料就可以保存下来,我们还可以控制冷冻速度。”

尽管目前还没有实现,但该项技术的部分目标是最终实现3D打印器官,目前美国有超过11.2万人在器官移植名单上。

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