近日， 來自哈佛Wyss研究所、Julius Wolff研究所、柏林-勃蘭登堡再生療法中心和Charité肌骨胳外科中心的合作研究團隊聚集在一起， 研究3D列印鈦網支架在植入物中的益處。 最近在“科學轉化醫學”雜誌上發表的臨床前研究報告說， 3D列印的支架確實有助於優化患者的骨再生。
在醫療領域內， 大型骨缺損或損傷的治療仍然是一個棘手的領域。 由於感染、癌症或創傷等原因在上肢或下肢發生嚴重缺陷的人們通常必須進行截肢， 因為難以重新生長或修復已超過某一點的骨組織。
一種現有的治療包括從患者自身的骨組織中製造定制的骨移植物， 儘管這種方法的成功率並不高。
根據最近的報告， 定制的3D列印鈦網支架可能是一個潛在的解決方案， 因為植入物可以促進和實現自然骨再生。
Charité肌肉骨骼外科中心的一個研究小組已經證明能夠設計和製造定制的3D列印的支架來治療大的骨缺損。
基於這個數位模型， 一個定制的支架可以3D建模， 隨後發送到使用鐳射燒結3D印表機的機構， 並使用醫療級鈦製造支架。 所得到的產品是一種3D列印的鈦植入物， 以其多孔的支架結構而著稱。
這種3D列印結構對於促進骨再生至關重要， 因為它允許醫生用病人的骨組織、生長因數和骨替代材料填充植入物。 值得注意的是， 3D列印網格結構已進行了機械優化， 以“進一步加強癒合過程”。
正如位於Charité的Julius Wolff研究所的獸醫Anne-Marie Pobloth博士所解釋的那樣：“我的團隊開始使用電腦建模技術來優化標準尺寸的支架。 使用大型動物模型， 我們可以研究其對骨再生的實際影響。
到目前為止， Charité肌肉骨胳外科中心已經將定制的3D列印骨支架植入到共19名患者中， 所有這些患者都顯示出有希望的結果。
3D列印植入物本身的特徵在於蜂窩狀結構， 其構造方式是形成促進和引導骨再生的小通道。 重要的是， 研究人員發現他們可以通過改變蜂窩結構的支柱直徑來改變植入物的剛度， 從而使他們能夠測試不同剛度的有效性。
Julius Wolff生物力學與骨骼肌再生中心主任Georg N. Nuda博士說：“我們認為骨再生會根據植入的支架的硬度而變化。 因此， 為了研究在骨再生過程中機械刺激的效果， 我們使用了四個測試組， 接受不同剛度的植入物。
這些測試的結果顯示較軟的植入物更有利於骨再生。 創傷外科醫生PF Philipp Schwabe博士解釋說：“經過三個月的研究， 放射學證據顯示， 軟植入物比硬植入物產生更快的機械刺激反應， 使骨生長更快。 ”
事實上， 研究人員發現， 3D列印植入物的生物力學特性直接影響骨形成的數量和再生骨的品質。
基於此情況， 合作團隊正在設計和生產使用3D列印技術的軟質、機械生物學優化的鈦網支架。 該團隊說， 它的技術甚至可以用來治療脊柱、口腔和頜面部缺陷。