歐盟CerAMfacturing項(xiàng)目在個(gè)性化醫(yī)療領(lǐng)域的突破

德國(guó)Fraunhofer陶瓷技術(shù)和IKTS 系統(tǒng)研究所研發(fā)了一項(xiàng)3D打印新技術(shù)，不僅可以打印骨科植入物、假牙、手術(shù)工具等醫(yī)療產(chǎn)品，還可以打印微反應(yīng)器這樣非常復(fù)雜、微小部件。

目前Fraunhofer研究所正在尋找合作伙伴，共同轉(zhuǎn)化這項(xiàng)新技術(shù)，所以3D打印設(shè)備和材料的真面目尚未揭曉。不過(guò)就讓我們先留著這個(gè)懸念吧，本期3D科學(xué)谷先期揭密一下這項(xiàng)打印技術(shù)、材料的原理以及應(yīng)用方向。

懸浮液3D打印
Fraunhofer研究所研發(fā)的這項(xiàng)3D打印技術(shù)可打印的材料是陶瓷或金屬粉末懸浮液。陶瓷或金屬粉末被混合在一種低熔點(diǎn)的熱塑性粘合劑中，熱塑性粘合劑在80攝氏度時(shí)就會(huì)融化成為液體。在打印過(guò)程中，打印機(jī)的電性溫度熔化了粘合劑，并混合著陶瓷或金屬粉末材料以液滴的形式被沉積下來(lái)。沉積后液滴迅速冷卻變硬，三維對(duì)象就這樣被點(diǎn)對(duì)點(diǎn)逐漸打印出來(lái)。

金屬、玻璃或陶瓷粉末材料被均勻的混合在粘合劑中。粘度也是精確控制，混入的粉末材料既不能太“稀”也不能太“稠”，這樣打印機(jī)才能進(jìn)行流暢的打印。

微米級(jí)應(yīng)用：

微反應(yīng)器
研究人員已使用該技術(shù)打印出高性能陶瓷和硬質(zhì)金屬制品。包括一個(gè)比一英鎊硬幣還小的藥物植入物和陶瓷微反應(yīng)器。藥物植入物包括線路和微通道的植入物僅幾百微米寬，作用將止疼藥、血液稀釋劑、抗生素藥物混合并有規(guī)則的將藥物輸送到患者體內(nèi)。

微反應(yīng)器的特征尺寸通常在10到300微米（或者1000微米）之間，微反應(yīng)器的“微”表示工藝流體的通道在微米級(jí)別，而不是指微反應(yīng)設(shè)備的外形尺寸小或產(chǎn)品的產(chǎn)量小。微反應(yīng)器中可以包含有成百萬(wàn)上千萬(wàn)的微型通道。

上圖是研究人員打印的陶瓷微反應(yīng)器，包含了眾多復(fù)雜的微型通道以及兩根液體連接管。微反應(yīng)器中的復(fù)雜結(jié)構(gòu)以及反應(yīng)器內(nèi)部、外部的密封性對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)挑戰(zhàn)極大，而通過(guò)陶瓷3D打印技術(shù)，可以制造出一個(gè)整體式的反應(yīng)器。從這項(xiàng)技術(shù)中受益的不僅是醫(yī)生，還包括制藥行業(yè)和化工行業(yè)，這些行業(yè)將應(yīng)用微反應(yīng)器進(jìn)行工藝開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。使用3D打印技術(shù)制造少量的微反應(yīng)器不僅成本低，而且安全性高。

內(nèi)窺鏡手術(shù)器械
醫(yī)生在進(jìn)行內(nèi)窺鏡手術(shù)時(shí)需要用到特殊的手術(shù)器械，在手術(shù)過(guò)程中，該器械將輸出高頻電流，同時(shí)完成血管閉合和組織切割分離。為避免高頻電流傷害到病人，在制造的時(shí)候通常需要采用絕緣材料，而陶瓷可以滿足很好的絕緣要求。另外，陶瓷的堅(jiān)固性和易清洗性，也使它非常適合用于制造醫(yī)療設(shè)備和部件。Fraunhofer研究所的研究人員表示，他們的3D打印技術(shù)可以用來(lái)打印外科手術(shù)器械中的陶瓷部件。
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關(guān)于CerAMfacturing
在歐盟的資助下，CerAMfacturing研究項(xiàng)目已于2015年10月展開(kāi)，將持續(xù)三年時(shí)間。項(xiàng)目的合作伙伴來(lái)自企業(yè)和研究領(lǐng)域，合作伙伴一起開(kāi)發(fā)用于個(gè)性化醫(yī)療方面的器械和零件。他們正在開(kāi)發(fā)的手術(shù)工具，如鉗子和鑷子，膝關(guān)節(jié)植入物和脊柱植入物，以及量身定制的聯(lián)合療法熱處理劑。作為項(xiàng)目核心成員，F(xiàn)raunhofer陶瓷技術(shù)和IKTS研究所在CerAMfacturing研究項(xiàng)目中起了推動(dòng)3D打印技術(shù)在個(gè)性化醫(yī)療方面深化的作用。

來(lái)源：3D科學(xué)谷