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国际金属加工网 2018年10月18日

随着当下热衷运动的都市白领越来越多,与韧带损伤相关的骨骼损伤发生率日益增多。由于韧带损伤并不致命,短期乃至中远期的影响也往往局限于一部分运动功能受限。不少市民乃至运动达人对于韧带的保护意识很是淡漠。维护关节稳定、加强关节保护的韧带一旦断裂,扭伤、摔倒,无法发力等情况将不断出现。

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膝关节是人体的承重关节,而且由于活动范围大,其结构使它们在冲击下更加脆弱。因此,膝关节在体育运动中常易损伤。如果把韧带想象成一小捆交叉在一起的、细小的、充满弹性的橡皮筋,平时走路、跑步之类都靠它来控制。一旦太突然、或者太强烈的运动导致关节处的骨头被牵拉得太过分离,韧带的纤维就会被撕裂。

一般的韧带损伤会引起肿胀、疼痛和肌肉痉挛,普通的拉伤只是肌纤维的断裂,恢复起来比较快。而韧带拉伤则是骨头和骨头之间的连接出了问题,像叠积木一样,完全分离成两个不同的部分。在职业体育中,尤其是在足球、篮球、武术摔跤等运动项目中高发。

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3D打印正在改变医生和科学家对普通伤害的治疗方式,例如韧带撕裂。最近,昆士兰州的研究人员了一种3D打印关节软骨的新方法,这可以大大缩短关节炎和关节损伤手术后的恢复时间——这只是世界范围内涉及使用3D打印进行研究的一个例子。

韧带撕裂在运动中十分常见但却难以治疗。目前的标准是用肌腱取代韧带撕裂,但这可能会导致其他一系列的问题。新墨西哥大学的科学家ChristinaSalas博士说:“随着时间的推移,肌腱会开始伸展,并在关节中变得松弛,然后(肌腱)会再次变得不足。”

Salas博士目前在新墨西哥大学通过学生和教授的帮助下致力于创造3D打印韧带,并开发了一种涉及静电纺丝的特殊技术,它使用电力来制造纤维。

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3D打印韧带

“我们在生物3D打印机中添加的近场静电纺丝技术实际上产生了高度对齐的纤维,可以复制韧带组织。”Salas博士说。医生可以对患者受损的关节进行CT或MRI扫描,并使用3D打印创建出精确的韧带。这种合成的3D打印韧带不会磨损或削弱,适用于微创手术。但是Salas博士及其同事目前面临的最大挑战是如何将3D打印韧带连接到骨骼上。Salas博士的研究不仅仅只是人造韧带,还涉及使用患者自己的干细胞3D打印新组织。

医疗产业新动能

生物打印起源于21世纪初。当时研究人员发现活体细胞可以通过喷墨打印机的喷嘴喷出而不会受损。今天,使用多个打印头,将不同类型的细胞连同保持细胞结构不变的聚合物一起喷射出来,就可以使细胞一层层沉积,最后结合在一起生长成为活体功能组织。各地的研究人员都在尝试打印肾脏和肝脏组织、皮肤、骨骼和软骨,以及保持人体器官存活所需的血管网络。

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生物3D打印技术是一种平台性的关键共性技术,最终目标是实现整合医学、工程学、电子学、生物学来“打印”出一个跟人的器官或者组织完全一模一样的替代品,用于组织修复、器官移植。

在医疗领域,3D打印技术目前已广泛应用于骨外科、神经外科、整形外科、高端医疗器械零部件等领域中,但在组织工程学应用方面仍面临许多技术难题。如在组织器官3D打印中的材料、细胞及生长因子精准配比技术及生物制造平台技术等。生物3D打印技术在医疗领域的创新应用虽然具有很好发展前景,但目前成本仍比较高,速度、精度、产品耐用性尚需不断提升,大规模应用还需要技术进一步创新和成熟。

当3D打印的器官最终被实现时,它们将有可能使人们比以前更长寿。在此之前,生物3D打印技术能帮助人们提供更好的生活质量。

(蜂鸟发现3D打印 )

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