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美大学开发模拟生物组织的3D打印法

结合LCE树脂与DLP打印可制作具优异弹性与吸收高能冲击的蜂巢状格栅结构。CU Denver

美国科罗拉多大学丹佛分校(CU Denver)研究团队开发3D打印液晶弹性体(LCE)的新方法,可望输出跟软骨等复杂生物组织物理特性相符的结构,实现以3D打印病患专属植入物以取代因伤病受损的组织。

根据Medgadget报导,人体组织具备合成物质不易模仿的弹性与强度等特性,制作能真正符合生物组织特性与行为的合成替代品相当困难,例如软骨组织必须极度耐磨、弹性、柔软以承受负荷与挤压、减震、支撑人体活动;而脊椎组成结构复杂,弹性与强度要足以保护脆弱的神经组织,现有的合成椎间盘还不够理想。

LCE是柔软、弹性、多功能、但不易运用的材料,目前大多数研究只能制作最少细节的大型物件,或是拥有高度细节的微型结构。CU Denver研究团队开发出类似蜂蜜的LCE合成树脂,以紫外光照射加工可在一系列的光聚合物薄层间形成新连结与多孔格栅结构,最终可构成具备柔软、强固、高能冲击吸收特性的弹性体。

CU Denver研究团队首创结合LCE树脂与DLP 3D打印程序,以制作具备优异弹性的蜂巢状格栅结构,已可用于制作美式足球头盔的冲击吸收体,或是脚趾的小型生物医学植入物,未来可望模拟软骨与脊椎等高度细致与复杂的天然生物组织,非常适合用于构成人体的活动关节或保护结构,极具潜力。

跟以市售可光加工弹性体树脂打印的成品相比,CU Denver研究团队结合LCE树脂与DLP打印程序的成品,应变率倚赖性与应变能消耗分别提升12倍与27倍,最终可望制作出完全符合特定病患人体结构的生物医学植入物。研究团队认为相关技术还可用于产生下一代的材料,未来则可能有望制作出能修补脊椎的组织。


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