可降解聚酯材料與3D打印技術(shù)的融合與創(chuàng)新，醫(yī)療應(yīng)用潛力巨大

可降解聚酯材料：可降解聚酯材料是一類具有生物降解性的高分子材料，它們能夠在自然環(huán)境中或通過生物體內(nèi)的酶解作用，逐漸分解為小分子物質(zhì)，最終被生物體吸收或排出體外。這類材料因其良好的生物相容性、可降解性和加工性能，在醫(yī)療領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

常見的可降解聚酯材料：包括聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）、聚ε-己內(nèi)酯（PCL）、聚三亞甲基碳酸酯（PTMC）、聚對二環(huán)己酮（PPDO）等。這些材料通過不同的單體配比和共聚方式，可以調(diào)控其降解周期、力學(xué)性能和親疏水性等，以滿足不同的醫(yī)療需求。

可降解聚酯材料結(jié)合3D打印技術(shù)在醫(yī)用個(gè)性化定制中展現(xiàn)出巨大潛力，能夠精確制造符合患者需求的復(fù)雜醫(yī)療植入物、手術(shù)導(dǎo)板等，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)療的同時(shí)，材料在完成任務(wù)后可被人體吸收，減少二次手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)患者康復(fù)。

一、可降解聚酯材料在醫(yī)用的個(gè)性化定制

個(gè)性化的實(shí)現(xiàn)方式
1.單體配比和共聚方式：通過調(diào)整可降解聚酯材料的單體配比和共聚方式，可以精確調(diào)控材料的降解周期、力學(xué)性能和親疏水性等。
例如，聚乳酸（PLA）和聚ε-己內(nèi)酯（PCL）的共聚物PLCL，可以通過改變PLA和PCL的比例，來實(shí)現(xiàn)對材料降解速率和力學(xué)性能的調(diào)控。

2.分子鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：通過聚合物的分子量大小及分布寬度、末端改性、嵌段、支化、交聯(lián)、超支化等分子鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以進(jìn)一步調(diào)控材料的性能。
例如，通過引入韌性鏈段或構(gòu)建交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，可以提高聚乳酸的強(qiáng)度和韌性。

3.聚集態(tài)結(jié)構(gòu)調(diào)控：通過控制聚合物的取向、結(jié)晶等聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)對材料降解周期和力學(xué)性能的調(diào)控。
例如，通過牽伸取向誘導(dǎo)PLLA形成纖維狀晶體，可以實(shí)現(xiàn)力學(xué)自增強(qiáng)；通過成核劑調(diào)節(jié)PLLA材料的結(jié)晶度，可以調(diào)控材料的降解周期。

4.共混設(shè)計(jì)：通過共混等手段可以設(shè)計(jì)非均相體系的織態(tài)結(jié)構(gòu)，有效調(diào)控可降解聚酯材料的性能。
例如，通過共混引入生物活性無機(jī)納米材料，可以提高可降解聚酯復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度及生物活性；通過共混引入可顯影材料，可以賦予可降解聚酯材料顯影效果。

個(gè)性化的應(yīng)用實(shí)例
1.組織工程與再生醫(yī)學(xué)：可降解聚酯材料可于制備3D打印的組織工程支架，這些支架可以根據(jù)患者的具體需求進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)。例如，通過調(diào)節(jié)材料的降解速率和力學(xué)性能，可以制備出與患者組織相匹配的支架，從而促進(jìn)組織的再生和修復(fù)。

2.手術(shù)輔助工具：3D打印技術(shù)還可以制造手術(shù)輔助工具，如手術(shù)導(dǎo)板、手術(shù)模型等。這些工具可以幫助醫(yī)生在手術(shù)前進(jìn)行模擬和規(guī)劃，提高手術(shù)的精確性和安全性。

3.可降解醫(yī)療器械：如可降解支架等，這些器械在植入體內(nèi)后能夠逐漸降解，避免了傳統(tǒng)金屬支架可能帶來的長期風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，可降解支架的個(gè)性化設(shè)計(jì)可以更好地適應(yīng)患者的血管結(jié)構(gòu)，提高治療效果。

PCL、PLA以及PLCL在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域各有其特點(diǎn)，PCL具有良好的生物相容性，降解可控，力學(xué)性能優(yōu)良。但降解速率慢，強(qiáng)度相對較低。PLA生物降解完全，加工性能好，力學(xué)強(qiáng)度較高。但脆性大，降解速率可能過快。

PLCL結(jié)合了PCL的韌性和PLA的強(qiáng)度，降解周期可控，力學(xué)性能優(yōu)良，生物相容性好。適用于軟骨修復(fù)、神經(jīng)導(dǎo)管、血管支架及骨修復(fù)等多種組織工程應(yīng)用。PLCL增材制造技術(shù)在組織工程中的應(yīng)用具有顯著的優(yōu)勢和潛力。

二、PLCL增材制造技術(shù)在組織工程中的應(yīng)用

1.氣管外支架：采用具有形狀記憶功能的PLCL材料，通過3D打印技術(shù)制備出具有個(gè)性化形狀和尺寸的氣管外支架。該支架能夠在植入后迅速恢復(fù)預(yù)定形狀，為氣管提供穩(wěn)定的支撐，同時(shí)具有良好的生物相容性和可降解性。

2.乳房植入物：根據(jù)患者的乳房形態(tài)和尺寸需求，采用可降解聚酯材料制備出個(gè)性化的乳房植入物。該植入物能夠隨著時(shí)間的推移逐漸降解，最終被人體吸收，避免了傳統(tǒng)植入物可能帶來的長期并發(fā)癥。

3.其他醫(yī)療器械：可降解聚酯材料還可以用于制備個(gè)性化的骨科植入物、心血管介入器械、可吸收縫合線等醫(yī)療器械。這些器械能夠根據(jù)患者的個(gè)體需求進(jìn)行定制，提高治療效果和患者的生活質(zhì)量。

聚生在組織工程中成功運(yùn)用了PLCL增材制造技術(shù)，并拓展至醫(yī)用3D打印線材、生物3D打印以及醫(yī)用微球原料的SLS 3D打印等多個(gè)領(lǐng)域。

三、可降解生物醫(yī)用材料的應(yīng)用

醫(yī)用3D打印線材

PLA醫(yī)用線材在3D打印頜面骨/顱骨修復(fù)、軟骨修復(fù)多孔支架、血管支架等方面具有重要應(yīng)用價(jià)值，良好的生物可吸收性、高強(qiáng)度和延展性、生物相容性好等特點(diǎn)，使得PLA 3D打印線條在醫(yī)用領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。例如可吸收頜面骨修復(fù)植入物、骨修復(fù)多孔支架。

醫(yī)用微球原料在SLS 3D打印中的應(yīng)用
2024年7月23日，深圳光華偉業(yè)股份有限公司及其子公司深圳聚生生物科技有限公司成功研發(fā)的一項(xiàng)名為《一種醫(yī)用3D打印可控微球制備工藝》的技術(shù)，正式通過了國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的審查，并榮獲國家發(fā)明專利授權(quán)。此發(fā)明專注于開發(fā)一種制備工藝，該工藝能夠確保醫(yī)用3D打印中使用的微球具有可控的粒徑和生物降解速率。

該制備工藝的核心在于實(shí)現(xiàn)了微球粒徑和生物降解速率的精確控制，為SLS 3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的支持。

1.藥物遞送系統(tǒng)：
醫(yī)用微球可以作為藥物遞送系統(tǒng)的載體，通過SLS 3D打印技術(shù)精確制備具有特定結(jié)構(gòu)和性能的微球。這些微球可以攜帶藥物成分，并在體內(nèi)實(shí)現(xiàn)藥物的精準(zhǔn)釋放，提高藥物的療效并降低副作用。

2.組織工程支架：
利用SLS 3D打印技術(shù)，可以制備具有仿生結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能的組織工程支架。醫(yī)用微球作為支架的組成部分，可以提供細(xì)胞生長所需的支撐和營養(yǎng)，促進(jìn)組織的再生和修復(fù)。

3.細(xì)胞培養(yǎng)微環(huán)境：
通過SLS 3D打印技術(shù)，可以制備具有微孔結(jié)構(gòu)和復(fù)雜幾何形狀的細(xì)胞培養(yǎng)微環(huán)境。醫(yī)用微球作為微環(huán)境的組成部分，可以提供細(xì)胞生長所需的附著點(diǎn)和營養(yǎng)物質(zhì)，優(yōu)化細(xì)胞培養(yǎng)條件。

生物3D打印
PCL是一種熱塑性聚酯，具有良好的生物相容性、可降解性和機(jī)械性能。PCL原料可以通過不同的3D打印技術(shù)（如熔融沉積建模FDM、選擇性激光燒結(jié)SLS等）進(jìn)行加工，形成具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和功能的3D打印制品。

顆粒熔融擠出是生物3D打印中的一種重要過程，它通過將PCL顆粒加熱至熔融狀態(tài)，然后通過噴嘴擠出到打印平臺(tái)上，逐層堆積形成3D結(jié)構(gòu)。這一過程具有高精度、高效率和高靈活性等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足不同醫(yī)療需求。

1.組織工程：PCL可以作為組織工程支架材料，用于支持細(xì)胞生長和分化，促進(jìn)組織修復(fù)和再生。通過生物3D打印技術(shù)，可以制備具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和功能的組織工程支架，為組織修復(fù)和再生提供更好的支持。

2.外科手術(shù)規(guī)劃：利用PCL原料打印出患者特定部位的3D模型，有助于外科醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃和模擬操作。這可以提高手術(shù)的精確性和安全性，降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

3.醫(yī)療器械和植入物：PCL原料還可以用于制造醫(yī)療器械和植入物，如手術(shù)導(dǎo)板、骨釘、骨板等。這些醫(yī)療器械和植入物具有良好的生物相容性和機(jī)械性能，可以滿足不同醫(yī)療需求。

深圳聚生專注于醫(yī)用級(jí)單體、聚合物（特別是PLA、PCL、PLGA等關(guān)鍵材料）及其微球的精密加工，同時(shí)輔以其他聚合物材料、前沿的醫(yī)用3D打印材料以及多元化的加工服務(wù)，形成了一個(gè)全面且專業(yè)的產(chǎn)品體系。深圳聚生主要服務(wù)于可吸收醫(yī)療器械的制造商、科研院所及研究機(jī)構(gòu)，深度聚焦于醫(yī)美填充劑、可吸收骨科器材、心血管介入設(shè)備以及可吸收縫合線等關(guān)鍵醫(yī)療領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用開發(fā)。通過提供這些高性能的醫(yī)用材料及其加工服務(wù)，致力于滿足并推動(dòng)這些行業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品升級(jí)上的需求，為提升醫(yī)療質(zhì)量和患者福祉貢獻(xiàn)力量。

生物醫(yī)用高分子材料行業(yè)正蓬勃發(fā)展，展現(xiàn)出廣闊的未來前景。