俄科學家將3D打印植入物的治療效果提升一倍

導讀：自上個世紀60年代以來，骨植入物就一直被作為受損骨組織修復的有效手段。伴隨著3D打印技術的興起，3D打印植入物更是被作為一種先進的醫(yī)學手段應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革新，對于醫(yī)學界都是一次福音。

近日，南極熊了解到，來自托木斯克理工大學（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率提高了一倍，這無疑是一個振奮人心的消息。據該研究的作者稱，他們提出了一種用于植入物表面的生物活性涂層技術，這也節(jié)省了大量的時間和資源。

科學家們說，今天再生醫(yī)學的成功與由模仿活體組織的復合生物材料制成的植入物的發(fā)展密切相關。與具有均勻結構的單相材料不同，復合材料由具有不同化學和機械性能的元素組成，使其在再現受損身體組織的功能方面更加準確。

制造植入物的最方便和最有效的技術是3D打印，它所生產的產品詳細考慮了病人的解剖結構。然而，將復合涂層應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打印技術生產的鈦合金植入物的最佳結構參數，并提出了一種用生物活性的磷酸鈣涂層來改進它們的方法，這種涂層可以加速受損骨骼的恢復。

△圖1 種植后180天的植入體周圍組織的組織學圖片樣本（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："我們的涂層已經在世界著名的Ilizarov創(chuàng)傷修復和骨科科學中心成功使用，來自俄羅斯、法國和其他國家的400多名6至50歲的患者已經安裝了帶有我們涂層的植入物。它也被成功地應用于動物實驗當中。根據與該中心科學家的聯合研究結果，迄今為止，沒有發(fā)現一例身體對我們的植入物產生排斥反應的情況，而且由于涂層的作用，正常骨骼和肌肉結構的恢復率增加了一倍�！�

△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）

研究團隊還表示，TPU發(fā)展的新穎性在于結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，而且在物理化學和生物特性上也可以個性化，這在治療復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的容器，以提高移植率，最后用磁控濺射進行等離子體處理，使材料具有最佳的特性，可以在上面生長活細胞�！�

TPU的科學家們還使用計算機建模來模擬放在植入物上的藥物的釋放。據研究人員稱，這不僅有助于優(yōu)化產品的特性，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。他們的研究結果發(fā)表在《現代醫(yī)學技術》雜志上。

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

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