俄科學(xué)家將3D打印植入物的治療效果提升一倍

導(dǎo)讀：自上個世紀(jì)60年代以來，骨植入物就一直被作為受損骨組織修復(fù)的有效手段。伴隨著3D打印技術(shù)的興起，3D打印植入物更是被作為一種先進(jìn)的醫(yī)學(xué)手段應(yīng)用到各類臨床案例中，且均取得了不菲的成績。因此，3D打印植入物的每一次技術(shù)革新，對于醫(yī)學(xué)界都是一次福音。

近日，南極熊了解到，來自托木斯克理工大學(xué)（TPU）的一組研究人員成功地將使用3D打印的植入物的受損骨骼恢復(fù)率提高了一倍，這無疑是一個振奮人心的消息。據(jù)該研究的作者稱，他們提出了一種用于植入物表面的生物活性涂層技術(shù)，這也節(jié)省了大量的時間和資源。

科學(xué)家們說，今天再生醫(yī)學(xué)的成功與由模仿活體組織的復(fù)合生物材料制成的植入物的發(fā)展密切相關(guān)。與具有均勻結(jié)構(gòu)的單相材料不同，復(fù)合材料由具有不同化學(xué)和機(jī)械性能的元素組成，使其在再現(xiàn)受損身體組織的功能方面更加準(zhǔn)確。

制造植入物的最方便和最有效的技術(shù)是3D打印，它所生產(chǎn)的產(chǎn)品詳細(xì)考慮了病人的解剖結(jié)構(gòu)。然而，將復(fù)合涂層應(yīng)用于此類植入物的方法才剛剛開始開發(fā)。

TPU的研究人員在一項新的研究中確定了用3D打印技術(shù)生產(chǎn)的鈦合金植入物的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)，并提出了一種用生物活性的磷酸鈣涂層來改進(jìn)它們的方法，這種涂層可以加速受損骨骼的恢復(fù)。

△圖1 種植后180天的植入體周圍組織的組織學(xué)圖片樣本（用蘇木精和伊紅染色，×200）

TPU溫伯格研究中心副教授謝爾蓋-特維爾多克列波夫說："我們的涂層已經(jīng)在世界著名的Ilizarov創(chuàng)傷修復(fù)和骨科科學(xué)中心成功使用，來自俄羅斯、法國和其他國家的400多名6至50歲的患者已經(jīng)安裝了帶有我們涂層的植入物。它也被成功地應(yīng)用于動物實驗當(dāng)中。根據(jù)與該中心科學(xué)家的聯(lián)合研究結(jié)果，迄今為止，沒有發(fā)現(xiàn)一例身體對我們的植入物產(chǎn)生排斥反應(yīng)的情況，而且由于涂層的作用，正常骨骼和肌肉結(jié)構(gòu)的恢復(fù)率增加了一倍。“

△圖2. 植入180天后種植體樣本的整體視圖，植入體表面存在大量新形成的骨層（SEM×30）

研究團(tuán)隊還表示，TPU發(fā)展的新穎性在于結(jié)合了幾種改性材料的方法。這種方法使植入物不僅在形狀上可以個性化，而且在物理化學(xué)和生物特性上也可以個性化，這在治療復(fù)雜的病癥和傷害時是必要的。

Sergei Tverdokhlebov解釋說："在這項工作中，我們結(jié)合了幾種方法：微弧氧化工藝在鈦表面形成了多孔的磷酸鈣涂層，然后用一種可生物降解的材料浸漬涂層，作為藥物和生物活性物質(zhì)的容器，以提高移植率，最后用磁控濺射進(jìn)行等離子體處理，使材料具有最佳的特性，可以在上面生長活細(xì)胞�！�

TPU的科學(xué)家們還使用計算機(jī)建模來模擬放在植入物上的藥物的釋放。據(jù)研究人員稱，這不僅有助于優(yōu)化產(chǎn)品的特性，而且還能減少昂貴的實驗成本，加速在市場上推出新型植入物。他們的研究結(jié)果發(fā)表在《現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)》雜志上。

相關(guān)論文鏈接：http://www.stm-journal.ru/en/numbers/2021/2/1707。

這些開發(fā)是在聯(lián)邦目標(biāo)計劃的框架內(nèi)進(jìn)行的，研發(fā)項目的工業(yè)合作伙伴是OsteoMed-MLLC。未來，這一科學(xué)團(tuán)隊計劃開發(fā)鈦和聚合物植入物的生物活性涂層技術(shù)，以治療骨質(zhì)疏松癥和其他復(fù)雜的骨組織病變，我們也越發(fā)期待有著更好的消息傳來。