木質材料3D打印心血管支架和骨釘有望臨床使用

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作為臨床醫學中常用的傳統醫用材料，心血管支架、骨釘等的傳統制作材質主要以金屬為主，其生物相容性差，經常會發生排異反應而且基于個人不同的骨密度與骨折部位、不同的血管內徑，常規批量生產的醫用材料難以滿足所有人的個性化需求。因此，金屬制心血管支架、骨釘的使用不僅會給病人帶來很大的生理負擔，也給病患的家庭帶來經濟壓力，難以滿足臨床需求。

能否研發一種新型材料，既能解決或減少排異反應，同時價格也更加經濟便宜？為解決這一難題，浙江農林大學大三學生張思敏的研究團隊歷經兩年多的研究實驗，最終將木質生物醫用材料調控技術與3D打印技術相結合，探索出木制材料代替金屬材料這一新路徑，開發出木質材料3D打印的心血管支架、骨釘。經過多次調試，這一研究成果可滿足批量化與個性化定制的需求。

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張思敏團隊正在開展研究 受訪者供圖

“我們的靈感來源于被稱為‘九死還魂草’的神奇植物卷柏，其具備‘干旱時枯萎，雨季時復蘇’的神奇特性。”張思敏介紹說，其團隊通過對木質材料結構的分析應用，與3D打印技術相結合，根據其理化性能配置了獨有的增材材料，模仿其特有的橫橋結構，采用3D打印技術制備出具有形狀記憶的心血管支架；通過對世界上最堅硬的木質材料——鐵樺木進行結構分析，模仿其分級多孔結構制作出硬度可達210MPa的高硬材料，并將其制作成骨釘。張思敏表示，“兩個應用產品具備良好的生物、血液、組織相容性，在安裝后，其排異性、細胞相容性均優于傳統金屬材料，不會產生排異反應。”

目前，張思敏團隊研發的兩個應用產品，已經委托該浙江農林大學動物醫院與動物健康檢測中心進行動物實驗。結果顯示，打印出來的心血管支架、骨釘，在動物體內應用的效果完全達到預期，沒有產生排異反應，具備極強的生物相容性和良好的機械性能，樣品檢測效果完全達到預期。此外，和傳統的金屬醫用材料項目，木質材料打印出來支架或骨釘可以比市面上的便宜50％。