不易松动,TU Delft采用两种材料3D打印具有负泊松比的人体植入物

松动是影响植入物(尤其是臀部植入物)长期有效性的主要问题之一。凭借目前技术,其中约有10%的人体植入物可能在未来10年内出现明显松动。最近荷兰代尔夫特理工大学(TU Delft)尝试解决植入物松动的可能性并取得了进展 — 他们研制出了一种新的生物材料,然后用它和另一种传统材料3D打印出了更不易松动的植入物。

不易松动,TU Delft采用两种材料3D打印具有负泊松比的人体植入物

据悉,这种新材料的主要特点是具有负的泊松比(材料在单向受拉或受压时,横向正应变与轴向正应变的绝对值的比值,也叫横向变形系数,是反映材料横向变形的弹性常数)。这就意味着在被拉伸时,它在垂直于施加力的方向上会变厚,而不是像传统材料一样变薄。

不易松动,TU Delft采用两种材料3D打印具有负泊松比的人体植入物

“用这种材料和钛3D打印出的简答几何形状在压力下展现出了独特的机械性能。这就令其适合于性质相反的材料一起使用,”TU Delft团队领头人Amir Zapdoor解释说,“比如,当一个植入了髋关节假体的患者走路时,假体便会受到各种力的作用。但如果一侧的压力过大,假体便有可能松动与骨头脱离。这无疑是我们最不希望看到的。”

不易松动,TU Delft采用两种材料3D打印具有负泊松比的人体植入物

新的3D打印髋关节植入物将新旧两种材料结合到了一起。这就令其具备了双重泊松比,可以在被植入后让周围的骨骼更好地生长,并且可以被固定得更加牢固。同时,其受到的非自然力也会减小,使得其更不易被侵蚀。

不易松动,TU Delft采用两种材料3D打印具有负泊松比的人体植入物

对这种新型植入物的临床测试尚未展开。到目前为止所进行的实验涉及对模拟骨样材料(具有骨的机械特性的特殊泡沫)包围的植入物的垂直压缩,类似于将施加在人体植入物上的应力。在这种压力下,新型植入物将会膨胀,导致两侧的骨周围受到压迫。

TU Delft团队表示,接下来他们会更多地探索新材料的性质,与其它学术医院密切合作。

来源:南极熊

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