使用新的3D打印工藝可以提高醫療設備的性能和細菌抵抗力
使用新的 3D 打印工藝，諾丁漢大學的研究人員發現瞭如何定制具有內置功能的人造身體部位和其他醫療設備，以提供更好的形狀和耐用性，同時降低細菌感染的風險。
研究負責人兼增材製造中心何銀峰博士表示，大多數量產的醫療器械無法完全滿足用戶獨特而復雜的需求。 同樣，單一材料的 3D 打印方法具有設計限制，無法生產具有多種生物或機械功能的定制設備。
但我們第一次使用計算機輔助的多材料 3D 打印技術來證明，複雜的功能可以結合在定制的醫療設備中，以增強患者的健康。
希望創新的設計過程可以應用於 3D 打印任何需要可定制形狀和功能的醫療設備。 例如，該方法可用於製造高度定制的一體式假肢或關節，以替換缺失的手指或腿，使其完美貼合患者，從而提高其舒適度和假肢耐用性； 或打印各種藥物 定制的藥丸，稱為多藥丸，經過優化並按照預先設計的治療順序釋放到體內。
同時，全球人口老齡化加劇，未來對醫療器械的需求將更高。 使用這項技術可以改善老年人的健康和福祉，並減輕政府的財政負擔。
採用多材料 3D 打印工藝製成的抗菌人工指關節。
這是如何運作的
在這項研究中，研究人員應用計算機算法來設計和製造由兩種不同硬度的高分子材料組成的 3D 打印物體，這也可以防止細菌生物膜的積累。 通過以這種方式優化剛度，他們成功地獲得了可提供所需靈活性和強度的定制形狀和尺寸的零件。
例如，當前的人工手指關節置換使用矽膠和金屬部件為佩戴者提供標準化水平的靈巧性，同時仍然足夠堅固以植入骨骼。 然而，作為該研究的演示者，該團隊能夠在一個設備中 3D 打印滿足這些雙重要求的指關節，同時還能夠定制它們的尺寸和強度以滿足個別患者的要求。
令人興奮的是，隨著設計控制水平的提高，該團隊能夠使用多種材料進行新的 3D 打印。 這些材料具有固有的抗菌和生物學功能，允許它們被植入並對抗感染（可能發生在手術期間和手術後的感染），而無需使用添加的抗生素藥物。
該團隊還使用了一種新的高分辨率表徵技術 (3D Orbital SIMS) 對打印結構的化學進行 3D 映射，並在整個零件中測試它們之間的組合。 這表明在很小的範圍內，這兩種材料在它們的界面處混合在一起； 良好附著力的標誌，這意味著更好的設備不太可能被損壞。
該研究由增材製造中心 (CfAM) 進行，並由工程和物理科學研究委員會資助。 完整的研究結果發表在Advanced Science上的一篇論文中，題為：“Exploiting Generative design for 3D打印的細菌生物膜抗性複合裝置”。
在將該技術商業化之前，研究人員計劃通過在具有附加功能（例如控制免疫反應和促進乾細胞附著）的更先進材料上對其進行測試來擴大其潛在用途。
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