杜克大学研发新型水凝胶材料，可3D打印半月板等软骨植入物

南极熊2017年4月21日讯/美国杜克大学正在开发一种新型生物3D打印材料。这种材料由水凝胶混合物构成，可以通过3D打印的方式制成人工半月板（胫股关节之间的两个纤维软骨组织），未来还有望用于制造其它软骨植入物。

毫无疑问，这对于半月板损伤的患者来说是巨大的福音。要知道对于半月板损伤的治疗，目前医学界仍没有找到太好的办法（因为半月板绝大部分没有血管，无法自行修复）。但半月板对于我们的运动来说又非常重要。正是因为有了它，我们的膝盖受到的压力和冲击力才能够被缓冲掉。而一旦它严重磨损甚至彻底消失，我们患上关节软骨损伤和关节炎的几率就会成倍增加。

现在回到正题 — 杜克大学的这项研究目前尚处于起步阶段，但可行性已经得到验证。在发表于《ACS Biomaterials Science and Engineering》的论文中（感兴趣可以点击文末的附件下载），他们就描述了如何在一天内利用一台300美元的低成本3D打印机和新材料打印出半月形结构，再将其安装到塑料膝盖模型中的全过程。

值得一提的是，研究之所以选择了水凝胶这种材料，主要是因为它的分子结构与软骨十分相似。但同时，现有的水凝胶也存在着许多不足，比如强度明显不如天然的人类组织，通过挤出的方式3D打印（即从喷嘴中挤出）出来后通常无法维持住形状（因为组分大部分是水）。

所幸，杜克大学团队已经找到了解决之道 — 他们的一位成员Feichen Yang（看名字至少也是华裔，赞一个）最近成功研制出了适合3D打印的水凝胶，方法是首先通过一种“双重网络”技术将两种属性迥异（一种坚硬强韧，另一种柔软有弹性）的水凝胶融合，再向其中加入一种纳米粘合剂。这种物质很神奇，可以让混合水凝胶在受到切应力时呈液态（比如从打印头挤出），但切应力一旦消失便能迅速转化为固态。这样，水凝胶在从喷嘴中挤出后就可以维持住形状了。

更棒的是，这种混合水凝胶的性质还可以自由调整。从而令用它3D打印的植入物更逼真。而这通过传统制造工艺根本无法实现。

这项新进展给予了杜克大学团队强有力的信心，所以他们相信用不了多久，3D打印定制化软骨植入物就会成为现实，而这尤其会令半月板损伤患者受益，因为半月板需要承受较大的压力，如果形状不合适不但达不到理想的效果，还会让患者痛苦。

延伸阅读：
《强生将与Aspect合作开发3D打印半月板》
《3D打印新突破：膝盖半月板成功复制，即将投入临床试验》
《研究者开发出全新3D打印超强水凝胶可修复软骨损伤》

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编译自 3ders