AGC公司推出用于 3D 打印逼真解剖模型的新型生物相容性材料

2023年1月11日，南極熊獲悉，玻璃、電子、化學(xué)品和陶瓷制造商AGC公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種具有生物相容性的無(wú)細(xì)胞毒性聚氨酯丙烯酸酯低聚物——U-FINE LD-301，它可以用于3D打印特定的病人器官模型，且打印模型的視覺(jué)效果十分逼真。

憑借這款新的低聚物，AGC公司已成功設(shè)計(jì)出一種不使用增塑劑而具有低存儲(chǔ)模量的材料。因此，"U-FINE LD-301 "可以作為無(wú)細(xì)胞毒性的立體光刻（SLA）或數(shù)字光處理（DLP）3D打印樹(shù)脂的基礎(chǔ)，不易出現(xiàn)尺寸不穩(wěn)定或出血問(wèn)題。

在實(shí)踐中，AGC公司預(yù)計(jì)其可拉伸的新材料將在醫(yī)學(xué)界中被采用，作為3D打印無(wú)限貼近真實(shí)、針對(duì)病人的解剖模型的一種手段，具有廣泛的臨床培訓(xùn)應(yīng)用價(jià)值。

AGC公司的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工程師NikhilMishra解釋說(shuō)："我們專門為器官建模設(shè)計(jì)了這種材料，，那么，它的哪些特性適合這種應(yīng)用呢？它具有生物相容性，通過(guò)了ISO-10993:5認(rèn)證。它還具有較低的儲(chǔ)存模量、玻璃轉(zhuǎn)化溫度和收縮率。"

△用U-FINE LD-301 3D打印的原型解剖模型和晶格部件。圖片來(lái)自AGC公司

一種新的SLA/DLP樹(shù)脂基礎(chǔ)材料

盡管在醫(yī)學(xué)界，針對(duì)病人的臨床模型的增材制造絕非聞所未聞，而且有大量的使用案例支持，但這個(gè)過(guò)程仍然有其挑戰(zhàn)。為了提高其柔軟度，許多樹(shù)脂添加了增塑劑，這會(huì)影響其生物相容性和尺寸穩(wěn)定性。

為了解決這些問(wèn)題，AGC公司提出了一種新的材料配方，通過(guò)關(guān)注彈性模量、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 (Tg)、收縮率和粘度，成功實(shí)現(xiàn)了不含增塑劑的配方。

△顯示U-FINE LD-301的典型特征的圖表。圖片來(lái)自AGC公司。

由于每個(gè)器官的彈性模量不同，AGC公司選擇專注于開(kāi)發(fā)一種具有可調(diào)整硬度的材料。例如，像腎臟、心臟和腸子這樣的軟器官，其彈性模量大約為10~40千帕。因此，為了3D打印一個(gè)精確的模型，必須要有一種能夠創(chuàng)建良好的層間連接并提供高尺寸穩(wěn)定性的樹(shù)脂。

AGC公司還發(fā)現(xiàn)，最大限度地減少樹(shù)脂收縮和粘度對(duì)確保打印精度至關(guān)重要，同時(shí)減少任何脆性的風(fēng)險(xiǎn)。因此，LD-301被設(shè)計(jì)為產(chǎn)生具有低粘度、剛度和儲(chǔ)存模量的樹(shù)脂。

△顯示U-FINE LD-301的粘彈性能的圖表。圖片來(lái)自AGC公司

針對(duì)臨床模型的3D打印

據(jù)AGC公司稱，LD-301的新穎性在于它的高分子量，以及它的單功能、低交聯(lián)性和生物相容性，這使它成為配制生物相容性DLP和SLA樹(shù)脂的理想材料。事實(shí)上，在ISO細(xì)胞毒性測(cè)試中，據(jù)說(shuō)該公司材料的固化版本達(dá)到了高于70%的細(xì)胞存活率，而且發(fā)現(xiàn)它對(duì)細(xì)胞群的形成沒(méi)有明顯影響。

在斷裂伸長(zhǎng)率方面，固化的LD-301也表現(xiàn)出380%的高伸長(zhǎng)率。更重要的是，低聚物往往具有高粘度，但由于該材料獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)，它結(jié)合了單體作為稀釋劑，它具有較低的粘度，這使得它更適合作為可打印樹(shù)脂的基礎(chǔ)。

AGC公司稱，這些特性意味著這種低聚物是創(chuàng)造樹(shù)脂的理想材料，可以變成逼真的解剖模型，用于外科教育和規(guī)劃。由于該材料已顯示出抵抗反復(fù)壓縮和恢復(fù)其初始形狀的能力，相信LD-301也可用于鞋墊，盡管它主要是作為醫(yī)療建模工具進(jìn)行銷售。

有興趣了解該材料的更多信息的人可以直接聯(lián)系A(chǔ)GC公司：https://www.agc-chemicals.com/jp/en/inquiry/form.html?f_id=CHN-JP-EN-0003

△由U-FINE LD-301制成的測(cè)試樹(shù)脂的特性。圖片來(lái)自AGC公司