由于3D打印植入物擁有大幅改變患者的生活質(zhì)量的能力，因此引起了許多醫(yī)生和病人的關(guān)注。近日，英國(guó)斯旺西（Swansea）大學(xué)的科學(xué)家們開(kāi)發(fā)出了一種新型材料，有助于改善和加速使用3D打印膝關(guān)節(jié)植入物來(lái)替代受損軟骨。

使用這種名為Samsonium的新材料，科學(xué)家們正在謀求對(duì)3D打印技術(shù)進(jìn)行更大的改進(jìn)。Samsonium可用于3D打印，使用該材料3D打印的膝關(guān)節(jié)植入物具有更大的耐用性。此外，Samsonium還擁有令人印象深刻的拉伸強(qiáng)度，質(zhì)感光滑，并能夠抑制細(xì)菌生長(zhǎng)，而且無(wú)毒性。

從技術(shù)上講，這是一種添加了尼龍鈦粉末的聚合物，可以兼容FDM 3D打印技術(shù)，并能夠逐步取代膠原纖維和基質(zhì)（軟骨細(xì)胞內(nèi)的），而這兩者通常會(huì)由于關(guān)節(jié)炎的侵染，需要進(jìn)行更換。

這種材料是用最純凈的尼龍6/9、尼龍6和尼龍6T經(jīng)過(guò)結(jié)晶優(yōu)化處理之后，再經(jīng)過(guò)一次后處理來(lái)增加其在3D打印過(guò)程中的粘性之后生成的。

科學(xué)家們說(shuō)，經(jīng)過(guò)測(cè)試，Samsonium的強(qiáng)度超過(guò)ABS或PLA 3D打印線材十倍。因此，這種材料實(shí)際上在其它很多領(lǐng)域都能用得上，比如太空。

“Samsonium具有優(yōu)越的性能可以勝任很多方面的應(yīng)用。我們最開(kāi)始是想開(kāi)發(fā)出一種專門的材料用于制造高強(qiáng)度低重量的衛(wèi)星部件，并將其用在一個(gè)軌道制造項(xiàng)目中。”負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)這種新材料的Daniel J. Thomas博士稱，“然而，在我們確定它具有超高效的滑移性能和沖擊吸收特性之后，我們進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，使它成為一種低成本關(guān)節(jié)炎治療材料。該材料高強(qiáng)度的秘密在于增加了鈦6/4，這些數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的個(gè)體粘合劑將它的強(qiáng)度提升了25％。”

將該材料的這些優(yōu)異性能用于醫(yī)療植入物對(duì)于研究團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)是一個(gè)令人振奮的突破。據(jù)了解，對(duì)于膝關(guān)節(jié)置換和植入物的研究已經(jīng)經(jīng)歷了很長(zhǎng)一段時(shí)間，而像Samsonium這樣的材料的出現(xiàn)對(duì)于醫(yī)療界來(lái)說(shuō)具有關(guān)鍵性的意義，這種材料在壓力下不會(huì)分層斷裂或脫落，能夠模仿真正的活組織。除了能夠提供更優(yōu)異的負(fù)載能力之外，這種3D打印材料也是安全的，因?yàn)樗螮CHA歐洲化學(xué)品管理局關(guān)于“REACH”的定義與要求。

“在研究中，我們制作了一個(gè)軟骨關(guān)節(jié)的植入物樣品進(jìn)行測(cè)試。我們以20毫米/秒、擠出溫度250℃的條件下使用Samsonium材料3D打印出了精密的膝關(guān)節(jié)植入物樣品。”Thomas說(shuō)。

“這往往比骨頭置換更困難，因?yàn)檫@些部件必須準(zhǔn)確地遵循現(xiàn)有的內(nèi)部骨骼結(jié)構(gòu)和具有足夠的柔韌性來(lái)適應(yīng)非同尋常的安裝方法。它們自己必須具有足夠的強(qiáng)度才能保持關(guān)節(jié)不會(huì)再壓力之下錯(cuò)位，而且最重要的是，它需要在長(zhǎng)達(dá)30年或更長(zhǎng)的時(shí)間里提供一個(gè)光滑的表面，以匹配對(duì)應(yīng)的軟骨表面。”

在制備植入物的時(shí)候，該研究團(tuán)隊(duì)首先掃描病人的膝蓋，并使用Mimics軟件生成3D打印植入物。這種植入物不僅更為便宜，而且屬于量身定制。

“在一個(gè)小時(shí)之內(nèi)植入物就可以3D打印完成，其精確度能夠達(dá)到±185微米。”Thomas說(shuō)，“在壓縮測(cè)試中這種新的3D打印和柔韌的植入物也會(huì)分裂、脫層，斷裂或撕裂。不過(guò)它們經(jīng)過(guò)了五次高壓滅菌程序，之后仍然沒(méi)有出現(xiàn)變形。