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美大學開發模擬生物組織的3D列印法

結合LCE樹脂與DLP列印可製作具優異彈性與吸收高能衝擊的蜂巢狀格柵結構。CU Denver

美國科羅拉多大學丹佛分校(CU Denver)研究團隊開發3D列印液晶彈性體(LCE)的新方法,可望輸出跟軟骨等複雜生物組織物理特性相符的結構,實現以3D列印病患專屬植入物以取代因傷病受損的組織。

根據Medgadget報導,人體組織具備合成物質不易模仿的彈性與強度等特性,製作能真正符合生物組織特性與行為的合成替代品相當困難,例如軟骨組織必須極度耐磨、彈性、柔軟以承受負荷與擠壓、減震、支撐人體活動;而脊椎組成結構複雜,彈性與強度要足以保護脆弱的神經組織,現有的合成椎間盤還不夠理想。

LCE是柔軟、彈性、多功能、但不易運用的材料,目前大多數研究只能製作最少細節的大型物件,或是擁有高度細節的微型結構。CU Denver研究團隊開發出類似蜂蜜的LCE合成樹脂,以紫外光照射加工可在一系列的光聚合物薄層間形成新連結與多孔格柵結構,最終可構成具備柔軟、強固、高能衝擊吸收特性的彈性體。

CU Denver研究團隊首創結合LCE樹脂與DLP 3D列印程序,以製作具備優異彈性的蜂巢狀格柵結構,已可用於製作美式足球頭盔的衝擊吸收體,或是腳趾的小型生物醫學植入物,未來可望模擬軟骨與脊椎等高度細緻與複雜的天然生物組織,非常適合用於構成人體的活動關節或保護結構,極具潛力。

跟以市售可光加工彈性體樹脂列印的成品相比,CU Denver研究團隊結合LCE樹脂與DLP列印程序的成品,應變率倚賴性與應變能消耗分別提升12倍與27倍,最終可望製作出完全符合特定病患人體結構的生物醫學植入物。研究團隊認為相關技術還可用於產生下一代的材料,未來則可能有望製作出能修補脊椎的組織。


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