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3D資訊
首頁 > 資訊中心青島3D打印生物壓電打印的潛力
發(fā)布時間：2023-07-28
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近年來，生物工程與青島3D打印的結(jié)合給醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來了顯著的進(jìn)步。這些技術(shù)具有巨大潛力的領(lǐng)域之一是骨再生。人體骨骼具有一種獨特的特性，即壓電性，使它們在受到壓縮或拉伸時能夠產(chǎn)生電荷。這種現(xiàn)象對于骨修復(fù)、促進(jìn)細(xì)胞代謝和新骨形成起著至關(guān)重要的作用。盡管有這些天然的好處，但目前的增材制造支架往往忽視了有效骨再生所需的基本電微環(huán)境。然而， 《國際極限制造雜志》上發(fā)表的一項開創(chuàng)性研究揭示了3D/4D打印生物壓電支架的前景，為下一代骨組織工程提供了一種變革性方法。
人體骨骼中的壓電一直是骨骼再生的成熟機制。這一發(fā)現(xiàn)為研究人員探索無鉛生物壓電材料開辟了新途徑，該材料具有優(yōu)異的可加工性、生物相容性和多細(xì)胞誘導(dǎo)性。由這些材料衍生的生物壓電支架表現(xiàn)出誘導(dǎo)骨細(xì)胞分化、促進(jìn)血管細(xì)胞募集、甚至有助于神經(jīng)細(xì)胞修復(fù)的顯著能力。該支架最令人印象深刻的特點在于其微創(chuàng)或無創(chuàng)重建策略，允許使用可編程超聲或磁治療來調(diào)節(jié)時間線、持續(xù)時間和強度的體內(nèi)電刺激。
概述通過 DIW、FDM、BJ、SLS、DLP 和 TPP 等 3D/4D打印方法創(chuàng)建的智能生物壓電支架作為骨組織工程有前途的替代方案的潛力
3D打印技術(shù)（稱為四維 (4D) 打印）的重大進(jìn)步進(jìn)一步增強了生物壓電支架的潛力。這種4D打印涉及創(chuàng)建結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出響應(yīng)外部刺激的時間依賴性功能轉(zhuǎn)移行為。因此，4D功能轉(zhuǎn)換生物壓電支架提供了可編程的電生理微環(huán)境，可顯著幫助組織再生。
盡管這項技術(shù)前景廣闊，但當(dāng)前的3D/4D打印能力與生物壓電支架的臨床要求之間仍然存在顯著差距。為了彌補這一差距，結(jié)合材料科學(xué)、機械工程和生物工程的多學(xué)科方法至關(guān)重要。來自骨科、口腔醫(yī)學(xué)和腫瘤學(xué)等各個醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的專家的合作研究已經(jīng)在進(jìn)行中，以釋放這些智能生物壓電支架的全部潛力。
熔融沉積建模 (FDM) 原理圖和其他潛在的生物壓電支架4D打印策略
香港城市大學(xué)著名專家陸健教授表示相信這一突破的革命性影響。“通過多學(xué)科研究的協(xié)作努力，3D/4D打印有望很快充分發(fā)揮其在為下一代組織工程創(chuàng)建智能生物壓電支架方面的潛力。 此外，我們還可以從 智能制造、仿生醫(yī)學(xué)、機器學(xué)習(xí)等一些前沿技術(shù)中汲取靈感，進(jìn)一步推動該技術(shù)的臨床應(yīng)用。”
開創(chuàng)骨組織工程時代
通過有效彌合當(dāng)前能力和臨床需求之間的差距，我們可以預(yù)見醫(yī)學(xué)治療的新時代，為患者提供改善的骨修復(fù)和恢復(fù)，最終改變再生醫(yī)學(xué)的格局。借助這些智能支架，患者可以期待個性化且高效的骨修復(fù)解決方案，從而迎來新一波具有改變生活潛力的醫(yī)療治療浪潮。
生物工程、3D打印和各類醫(yī)學(xué)專家之間的合作為更光明的未來鋪平了道路，使骨再生變得更加高效、易于實現(xiàn)且以患者為中心。隨著技術(shù)的進(jìn)步和研究人員不斷探索3D/4D打印生物壓電支架的潛力，隨著我們接近骨組織工程突破性時代的尖端，未來看起來越來越有希望。
人體骨骼中的壓電一直是骨骼再生的成熟機制。這一發(fā)現(xiàn)為研究人員探索無鉛生物壓電材料開辟了新途徑，該材料具有優(yōu)異的可加工性、生物相容性和多細(xì)胞誘導(dǎo)性。由這些材料衍生的生物壓電支架表現(xiàn)出誘導(dǎo)骨細(xì)胞分化、促進(jìn)血管細(xì)胞募集、甚至有助于神經(jīng)細(xì)胞修復(fù)的顯著能力。該支架最令人印象深刻的特點在于其微創(chuàng)或無創(chuàng)重建策略，允許使用可編程超聲或磁治療來調(diào)節(jié)時間線、持續(xù)時間和強度的體內(nèi)電刺激。
概述通過 DIW、FDM、BJ、SLS、DLP 和 TPP 等 3D/4D打印方法創(chuàng)建的智能生物壓電支架作為骨組織工程有前途的替代方案的潛力
3D打印技術(shù)（稱為四維 (4D) 打印）的重大進(jìn)步進(jìn)一步增強了生物壓電支架的潛力。這種4D打印涉及創(chuàng)建結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出響應(yīng)外部刺激的時間依賴性功能轉(zhuǎn)移行為。因此，4D功能轉(zhuǎn)換生物壓電支架提供了可編程的電生理微環(huán)境，可顯著幫助組織再生。
盡管這項技術(shù)前景廣闊，但當(dāng)前的3D/4D打印能力與生物壓電支架的臨床要求之間仍然存在顯著差距。為了彌補這一差距，結(jié)合材料科學(xué)、機械工程和生物工程的多學(xué)科方法至關(guān)重要。來自骨科、口腔醫(yī)學(xué)和腫瘤學(xué)等各個醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的專家的合作研究已經(jīng)在進(jìn)行中，以釋放這些智能生物壓電支架的全部潛力。
熔融沉積建模 (FDM) 原理圖和其他潛在的生物壓電支架4D打印策略
香港城市大學(xué)著名專家陸健教授表示相信這一突破的革命性影響。“通過多學(xué)科研究的協(xié)作努力，3D/4D打印有望很快充分發(fā)揮其在為下一代組織工程創(chuàng)建智能生物壓電支架方面的潛力。 此外，我們還可以從 智能制造、仿生醫(yī)學(xué)、機器學(xué)習(xí)等一些前沿技術(shù)中汲取靈感，進(jìn)一步推動該技術(shù)的臨床應(yīng)用。”
開創(chuàng)骨組織工程時代
通過有效彌合當(dāng)前能力和臨床需求之間的差距，我們可以預(yù)見醫(yī)學(xué)治療的新時代，為患者提供改善的骨修復(fù)和恢復(fù)，最終改變再生醫(yī)學(xué)的格局。借助這些智能支架，患者可以期待個性化且高效的骨修復(fù)解決方案，從而迎來新一波具有改變生活潛力的醫(yī)療治療浪潮。
生物工程、3D打印和各類醫(yī)學(xué)專家之間的合作為更光明的未來鋪平了道路，使骨再生變得更加高效、易于實現(xiàn)且以患者為中心。隨著技術(shù)的進(jìn)步和研究人員不斷探索3D/4D打印生物壓電支架的潛力，隨著我們接近骨組織工程突破性時代的尖端，未來看起來越來越有希望。