用于可生物降解植入物的创新无溶剂聚合物…

杜克大学研究人员开发了一种用于数字光处理 (DLP) 3D 打印的无溶剂聚合物，旨在提高机械性能和环境兼容性，尤其是医疗应用。

研究人员表示，这项成果发表在《Angewandte Chemie 国际版》上，是首批适用于数字光处理 (DLP) 3D 打印的无溶剂树脂之一，无需在打印过程中进行溶剂稀释。 DLP 技术利用光将液态树脂固化成工业和牙科常用的层状结构。

然而，许多适合 DLP 打印的树脂需要类似于水的低粘度树脂才能实现高分辨率。传统方法通常使用溶剂来降低粘度，这可能会导致打印部件收缩高达 30% 以及溶剂蒸发导致的残余应力等问题，从而对尺寸精度和机械强度产生负面影响。

“我想创造一种本质上薄、低粘度的材料，可用于可降解医疗设备的 DLP，”MEMS 博士 Maddy Segal 说道。在杜克大学 Hugo L. Blomquist 杰出化学教授 Matthew Becker 实验室工作的候选人。 “我进行了多次尝试，但最终能够确定最佳的单体和合成方法，以创建一种无需任何稀释即可用于 DLP 打印机的无溶剂聚合物。”

医用无溶剂材料。

通过解决这些限制，研究团队创造了一种低粘度、无溶剂的聚合物，可以消除收缩并提高强度，同时保持在体内的可生物降解性。

为了开发这种材料，西格尔分析了现有树脂的结构和性能，系统地调整了单体和链的长度。她采用猜测和测试的方法，对大约 60 种聚合物组合进行了实验，以实现所需的低粘度特性和机械性能。

对无溶剂聚合物的测试表明，印刷部件稳定，没有收缩或翘曲，并且比溶剂型同类产品具有更高的耐用性。这些结果提供了第一个实际例子，说明在 DLP 打印中消除溶剂如何提高可降解聚合物的机械性能。

这项工作的主要目标是推广无溶剂聚合物在可生物降解的医疗植入物中的使用。传统的植入物并不总是会损坏，通常需要额外的移除手术，这会给患者带来额外的压力。

相比之下，由这种新型聚合物制成的装置可以在体内生物降解，从而可能消除后续手术的需要。除了医疗植入物之外，该材料的生物相容性和可降解性使其适用于其他应用，例如用于临时骨折支撑的骨粘合剂和需要柔性、可降解材料的软机器人。

西格尔说，这一开发被视为朝着创造随着时间的推移自然分解的植入物迈出的一步，从而促进患者康复和可持续的医疗设备制造实践。

生物可吸收材料的并行研究

杜克大学以外的许多研究表明，3D 打印领域正在不断发展，以创造患者友好型、可生物降解的植入物，并优先考虑愈合和可持续性。

去年，作为 BioStruct 项目的一部分，亚琛工业大学数字增材制造中心 (DAP) 的研究人员开发了一种用于生物可吸收骨植入物的锌镁合金 (ZnMg)。

他们使用激光粉芯焊接（PBF-LB）创建了针对特定骨缺损的晶格结构，旨在为患者提供一种对患者友好的替代疗法，以替代钛植入物等会对周围骨骼产生压力的治疗方法。锌镁合金已显示出植入物自然降解的潜力，从而减少额外手术的需要。

早在 2020 年，代尔夫特理工大学的研究人员就利用溶剂 3D 打印 (SC-3DP) 开发了可生物降解的镁支架，为大骨缺损的再生带来了希望。镁已被证明是一种适合骨科植入物的材料，因为它在体内逐渐分解，同时促进骨骼生长，可能减少后续手术的需要。

研究人员使用 SC-3DP 创建了一种镁基墨水，将其挤压成结构化层，并使用脱脂和烧结工艺来完成框架。所得产品具有互连的孔隙并改善了机械性能，使其非常适合骨植入物。未来的研究计划在临床环境中评估稳定性、生物降解性和骨愈合潜力。

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该图像显示了一艘通过数字光处理用新型无溶剂树脂打印的玩具船，展示了新材料所实现的细节。照片由杜克大学提供。