Integrarea și inovarea materialelor degradabile din poliester și a tehnologiei de imprimare 3D

Materiale degradabile din poliester:Materialele poliester degradabile sunt o clasă de materiale polimerice biodegradabile, care pot fi descompuse treptat în molecule mici în mediul natural sau prin hidroliza enzimatică a organismelor și, în cele din urmă, absorbite de organisme sau evacuate din organism. Acest tip de material are o perspectivă largă de aplicare în domeniul medical datorită bunei sale biocompatibilități, degradabilitate și performanțe de procesare.

Materiale comune din poliester degradabil:inclusiv acid polilactic (PLA), acid poliglicolic (PGA), polie-caprolactonă (PCL), politrimetilcarbonat (PTMC), polip-diciclohexanonă (PPDO) și așa mai departe. Ciclul de degradare, proprietățile mecanice și hidrofilitatea acestor materiale pot fi controlate prin diferite rapoarte de monomeri și metode de copolimerizare pentru a satisface diferite nevoi medicale. Materialele din poliester degradabile combinate cu tehnologia de imprimare 3D prezintă un mare potențial în personalizarea medicală personalizată, pot fabrica cu acuratețe implanturi medicale complexe care satisfac nevoile pacienților, ghiduri chirurgicale etc., pentru a obține o medicină de precizie în același timp, materialul poate fi absorbit de organismul după finalizarea sarcinii, reduce riscul unei intervenții chirurgicale secundare și promovează reabilitarea pacienților.

În primul rând, personalizarea personalizată a materialelor poliester degradabile în scopuri medicale

Implementare personalizata

1. Raportul de monomeri și metoda de copolimerizare:

Prin ajustarea raportului de monomeri și a modului de copolimerizare a materialelor poliester degradabile, perioada de degradare, proprietățile mecanice și hidrofilitatea materialelor poliester degradabile pot fi reglate cu precizie. De exemplu, copolimerul PLCL al acidului polilactic (PLA) și polε-caprolactonă (PCL) poate controla rata de degradare și proprietățile mecanice ale materialului prin modificarea raportului dintre PLA și PCL.

2. Proiectarea structurii lanțului molecular: 

Proiectarea structurii lanțului molecular a polimerului, cum ar fi dimensiunea greutății moleculare și lățimea de distribuție, modificarea finală, blocarea, ramificarea, reticulare, hiperramificată etc., poate controla în continuare proprietățile materialelor. De exemplu, rezistența și duritatea acidului polilactic pot fi îmbunătățite prin introducerea de segmente de lanț ductil sau construirea de rețele reticulate.

3. Controlul structurii de agregare: 

Prin controlul structurii de agregare a polimerilor, cum ar fi orientarea și cristalizarea, ciclul de degradare și proprietățile mecanice ale materialelor pot fi controlate. De exemplu, auto-întărirea mecanică poate fi obținută prin inducerea PLLA să formeze cristale fibroase prin orientarea la tiraj. Ciclul de degradare al materialelor PLLA poate fi controlat prin ajustarea cristalinității materialelor PLLA cu agenți de nucleare.

4. Design de amestecare: 

Structura texturii a sistemului eterogen poate fi proiectată prin amestecare și alte mijloace pentru a controla eficient performanța materialelor poliester degradabile. De exemplu, rezistența mecanică și activitatea biologică a compozitelor poliester degradabile pot fi îmbunătățite prin amestecarea nanomaterialelor anorganice bioactive. Prin amestecarea materialului dezvoltabil, materialului dezvoltat din poliester i se poate da efectul dezvoltabil.

Exemple de aplicații personalizate

1. Ingineria tisulară și medicina regenerativă: 

Materialele degradabile din poliester pot fi folosite pentru a pregăti stenturile de inginerie tisulară imprimate 3D, care pot fi personalizate la nevoile specifice ale pacienților. De exemplu, prin ajustarea ratei de degradare și a proprietăților mecanice ale materialului, o schelă poate fi pregătită pentru a se potrivi cu țesutul pacientului, promovând astfel regenerarea și repararea țesuturilor.

2. SIDA chirurgicale: 

Tehnologia de imprimare 3D poate produce, de asemenea, SIDA chirurgicale, cum ar fi ghidaje chirurgicale, modele chirurgicale etc. Aceste instrumente pot ajuta medicii să simuleze și să planifice înainte de operație, îmbunătățind acuratețea și siguranța chirurgicală.

3. Dispozitive medicale biodegradabile: 

Precum stenturile biodegradabile, aceste dispozitive se pot degrada treptat după implantarea în corp, evitând riscurile pe termen lung care pot fi cauzate de stenturile metalice tradiționale. În același timp, designul personalizat al stenturilor biodegradabile se poate adapta mai bine structurii vasculare a pacientului și poate îmbunătăți efectul tratamentului.

PCL, PLA și PLCL au propriile lor caracteristici în domeniul materialelor biomedicale. PCL are o bună biocompatibilitate, o degradare controlabilă și proprietăți mecanice excelente. Cu toate acestea, rata de degradare este lentă și rezistența este relativ scăzută. PLA are biodegradare completă, performanță bună de procesare și rezistență mecanică ridicată. Dar fragilitatea este mare, rata de degradare poate fi prea rapidă.

PLCL combină duritatea PCL cu rezistența PLA, are un ciclu de degradare controlabil, proprietăți mecanice excelente și o bună biocompatibilitate. Este potrivit pentru diverse aplicații de inginerie tisulară, cum ar fi repararea cartilajului, conducta nervoasă, stentul vascular și repararea oaselor. Aplicarea tehnologiei de fabricație aditivă PLCL în ingineria țesuturilor are avantaje și potențial semnificative.

În al doilea rând, aplicarea tehnologiei de fabricație aditivă PLCL în ingineria țesuturilor

1. Stent traheal extern: 

Materialul PLCL cu funcție de memorie a formei este utilizat pentru a pregăti un stent traheal extern cu formă și dimensiune personalizate prin tehnologia de imprimare 3D. Stentul poate reveni rapid la forma predeterminată după implantare, poate oferi un suport stabil pentru trahee și are o bună biocompatibilitate și degradabilitate.

2. Implanturi mamare: 

Implanturile mamare personalizate sunt preparate folosind materiale din poliester degradabil conform cerințelor de formă și dimensiune a sânilor pacientului. Implantul este capabil să se degradeze treptat în timp și în cele din urmă să fie absorbit de organism, evitând complicațiile pe termen lung care pot veni cu implanturile tradiționale.

3. Alte dispozitive medicale: 

Materialele degradabile din poliester pot fi folosite și pentru a pregăti implanturi ortopedice personalizate, dispozitive de intervenție cardiovasculară, suturi absorbabile și alte dispozitive medicale. Aceste dispozitive pot fi personalizate la nevoile individuale ale pacienților, îmbunătățind rezultatele tratamentului și calitatea vieții pacienților.

Materialul polimeric a aplicat cu succes tehnologia de fabricație aditivă PLCL în ingineria țesuturilor și s-a extins în multe domenii, cum ar fi firul de imprimare 3D medical, imprimarea 3D biologică și imprimarea 3D SLS a materiilor prime microsfere medicale.

În al treilea rând, aplicarea materialelor biomedicale degradabile

Sârmă de imprimare 3D medicală

Sârma medicală PLA are o valoare de aplicare importantă în imprimarea 3D repararea osului/craniului maxilo-facial, repararea cartilajelor schele poroase, schele vasculare, etc. Bioabsorbabilitatea sa bună, rezistența și ductilitatea ridicată și biocompatibilitatea bună fac liniile imprimate 3D PLA utilizate pe scară largă în domeniul medical. Exemplele includ implanturi absorbabile de reparare a osului maxilo-facial și schele poroase de reparare a osului.

Aplicarea microsferelor medicale în imprimarea SLS 3D

La 23 iulie 2024, o tehnologie numită "A Process controlabil de pregătire a microsferei de imprimare 3D medicală", dezvoltată cu succes de Shenzhen Guanghua Weiye Co., Ltd. și filiala sa Shenzhen Jusheng Biotechnology Co., LTD., a trecut oficial de revizuirea Oficiului de Stat pentru Proprietate Intelectuală. și a câștigat autorizația națională de brevet de invenție. Invenția se concentrează pe dezvoltarea unui proces de preparare care asigură că microsferele utilizate în imprimarea 3D medicală au o dimensiune controlabilă a particulelor și o rată de biodegradare.

Miezul procesului de preparare este realizarea unui control precis al dimensiunii particulelor și al ratei de biodegradare a microsferelor, ceea ce oferă un suport puternic pentru aplicarea tehnologiei de imprimare 3D SLS în domeniul medical.

1. Sistemul de livrare a medicamentelor:

Microsferele medicale pot fi folosite ca purtători pentru sistemele de livrare a medicamentelor, iar microsferele cu structuri și proprietăți specifice pot fi preparate cu precizie prin tehnologia de imprimare 3D SLS. Aceste microsfere pot transporta ingrediente medicamentoase și pot obține o eliberare precisă a medicamentului în organism, îmbunătățind eficacitatea medicamentului și reducând efectele secundare.

2. Schele pentru inginerie tisulară: 

Tehnologia de imprimare SLS 3D poate fi utilizată pentru a pregăti schele de inginerie tisulară cu structură bionică și proprietăți mecanice. Ca o componentă a schelelor, microsferele medicale pot oferi suportul și nutriția necesare creșterii celulelor și promovează regenerarea și repararea țesuturilor.

3. Micromediu de cultură celulară: Prin tehnologia de imprimare 3D SLS, se poate pregăti micromediu de cultură celulară cu structură de micropori și geometrie complexă. Ca parte a micromediului, microsferele medicale pot furniza punctele de atașare și nutrienții necesari creșterii celulare și pot optimiza condițiile de cultură celulară.

bioprintare 3D

PCL este un poliester termoplastic cu o bună biocompatibilitate, degradabilitate și proprietăți mecanice. Materiile prime PCL pot fi procesate prin diferite tehnologii de imprimare 3D (cum ar fi modelarea prin depunere fuzionată FDM, sinterizarea selectivă cu laser SLS etc.) pentru a forma produse imprimate 3D cu structuri și funcții complexe.

Extrudarea particulelor topite este un proces important în bioprintare, care implică încălzirea particulelor de PCL până la o stare topită și apoi extrudarea lor printr-o duză pe o platformă de imprimare pentru a forma structuri 3D strat cu strat. Acest proces are avantajele de înaltă precizie, eficiență ridicată și flexibilitate ridicată pentru a răspunde diferitelor nevoi medicale.

1. Inginerie tisulară:

PCL poate fi utilizat ca material de schelă de inginerie tisulară pentru a sprijini creșterea și diferențierea celulelor și pentru a promova repararea și regenerarea țesuturilor. Prin tehnologia de bioprintare, schelele de inginerie tisulară cu structuri și funcții complexe pot fi pregătite pentru a oferi un suport mai bun pentru repararea și regenerarea țesuturilor.

2. Planificarea chirurgicală: 

Materiile prime PCL sunt folosite pentru a imprima modele 3D ale unor părți specifice ale pacienților, ceea ce îi ajută pe chirurgi să efectueze operațiuni de planificare și simulare chirurgicală. Acest lucru poate îmbunătăți acuratețea și siguranța chirurgicală și poate reduce riscurile chirurgicale.

3. Dispozitive și implanturi medicale: 

Materiile prime PCL pot fi, de asemenea, utilizate pentru fabricarea de dispozitive medicale și implanturi, cum ar fi ghidaje chirurgicale, știfturi osoase, plăci osoase, etc. Aceste dispozitive și implanturi medicale au o bună biocompatibilitate și proprietăți mecanice și pot satisface diferite nevoi medicale.