哈佛大學威斯研究所(Wyss Institute)、朱利葉斯沃爾夫研究所(Julius Wolff Institute)、伯林-勃蘭登堡再生療法中心(Berlin-Brandenburg Center for再生療法)和Charite肌肉骨骼外科中心(Charite’s Center for肌骨骼外科)的一個合作研究小組已經聯(lián)合起來，研究3D打印鈦網支架植入物的好處。最近發(fā)表在《科學轉化醫(yī)學》(Science Translational Medicine)雜志上的臨床前研究報告稱，3D打印支架確實有助于優(yōu)化患者的骨再生。

在醫(yī)學領域，治療大骨缺損或損傷仍然是一個棘手的領域。因感染、癌癥或創(chuàng)傷而導致上肢或下肢嚴重缺陷的人，必須經常進行截肢手術，因為從歷史上看，再生或修復在某一特定點上受損的骨組織是非常困難的。

現(xiàn)有的治療方法包括從患者自己的骨組織中創(chuàng)建定制的骨移植，盡管這種方法的成功率并不高。

然而，根據(jù)最近的報道，定制的3D打印鈦網支架可能是解決醫(yī)療挑戰(zhàn)的一個潛在的解決方案，因為植入物可以促進和促進自然骨再生。

來自Charite肌肉骨骼外科中心的一個團隊展示了設計和制造定制3D打印支架來治療大骨缺損的能力。通過對病人骨骼的CT掃描，醫(yī)療團隊可以生成有缺陷的骨骼的三維模型。

基于這個數(shù)字模型，一個定制的支架可以被三維建模，隨后被用激光燒結3D打印機用醫(yī)用級鈦制成。所得到的產品是一個3D打印的鈦植入物，以其多孔的支架結構而聞名。

正是這種3D打印結構對促進骨再生至關重要，因為它允許醫(yī)生用病人的骨組織、生長因子和骨替代材料填充植入物。值得注意的是，3D打印的網格結構被機械地優(yōu)化，以“進一步增強愈合過程”。

作為來自Charite的Julius Wolff研究所的獸醫(yī)Anne-Marie Pobloth博士，他解釋道:“(我的團隊)開始使用計算機建模技術來優(yōu)化標準尺寸的支架。利用大型動物模型，我們可以研究其對骨再生的實際影響。隨著骨骼再生過程與人類的相似，我們能夠推斷出人類骨骼的愈合情況。

到目前為止，肌肉骨骼外科的Charite中心已經將定制的3D打印骨植入物植入了19名患者中，這些患者都顯示出了有希望的結果。

3D打印的植入物本身具有蜂窩狀結構，這種結構的構造方式比小型通道更能促進和引導骨再生。重要的是，研究人員發(fā)現(xiàn)他們可以通過改變蜂窩結構的支撐桿直徑來改變植入物的硬度，這使得他們能夠測試不同剛度的有效性。

“我們假設骨再生會根據(jù)植入支架的硬度而變化，”Julius Wolff生物力學和肌肉骨骼再生中心主任Georg N. Nuda博士說?！耙虼耍瑸榱搜芯繖C械刺激在骨再生過程中的作用，我們使用了四組接受不同硬度的植入物?！?/p>

這些試驗的結果表明，較軟的植入物更有利于骨再生。創(chuàng)傷外科醫(yī)生菲利普·施瓦貝博士解釋說:“即使僅僅三個月后，影像學上的證據(jù)顯示，軟性植入物，比僵硬的植入物更能促進骨骼生長?！?/p>

事實上，研究人員發(fā)現(xiàn)3D打印植入物的生物力學性能直接影響了骨骼的形成和再生骨的質量。

從這一認識出發(fā)，合作團隊正在設計和生產更柔軟、機械的、使用3D打印技術的鈦網支架。該研究小組稱其技術甚至可以用于治療脊髓、口腔和頜面缺陷。