3D打印水凝胶半月板，效果跟原装的一样好

资料来源:杨

科学家称，一种新的软骨状水凝胶材料可以使膝盖修复更容易，因为它可以用于3D打印，为每个人定制膝盖。

新的研究集中在两个关键的减震器上，这两个减震器被称为膝关节半月板。我们需要把合适的材料制成合适的形状，用它们来代替人类的半月板。

这是杜克大学科学家面临的挑战。他们说用3D打印机一天打印一个合适的水凝胶半月板只需要300美元。

如果这一壮举能在更大范围内被复制，我们就能找到简单、廉价的方法来修复频繁、复杂和困难的损伤。

“我们已经简化了这项技术，现在任何人都可以用一种相对简单和便宜的方法打印出与软骨机械特性非常相似的东西。”研究人员之一本杰明·威利说。

我们在每个膝盖上有两个耳朵状的半月板，它们位于大腿和胫骨之间，并缓冲我们每一步的动作。如果半月板缓冲区受损，行走会变得疼痛，患关节炎的风险也会增加。

当我们成年时，半月板不再能自我修复。因此，那些半月板破裂的人必须找到外科医生来替换受损的半月板。问题是植入的半月板没有原来的半月板强壮和有弹性，也不能帮助治愈膝关节。

更重要的是，弯月面由互补的软外层和硬内层组成。通过3D打印由单一材料制造弯月面的过程变得更加复杂。

为了解决这个问题，科学家将强水凝胶和可拉伸水凝胶结合起来，试图创造一种尽可能接近软骨的材料。他们还在材料中加入纳米颗粒粘土，使其在压力下流动并快速硬化。

“这是两种编织在一起的材料，”另一名队员宸妃·杨解释说。"正是这两种材料的交织使得整个材料非常坚固."

科学家们正在酝酿使用像这样的水凝胶作为软骨替代品的想法，因为两者有一些相似的特征:如果你仔细观察，你会发现两者都有一个长链的分子网络，水分子分布在分子网络的中间。

此外，我们从其他研究中了解到，3D打印在医疗保健中的优势在于可以根据需要安排身体部位的更换，并且可以根据患者的需要定制合适尺寸和形状的产品。在这种情况下，这一点尤为重要。

"弯月面的形状非常重要."威利说。“行走时半月板需要承受很大的压力。如果半月板不能完全满足病人的需要，它可能会滑动，其功能将被削弱，从而给病人带来痛苦。”

通过计算机断层扫描或磁共振成像扫描，医生可以计算出植入体应该如何设计，然后将这些信息输入3D打印机。只要我们有合适的人工材料，人工半月板的功能可以和原发半月板一样好。

研究人员承认，这一“年轻领域”的研究仍处于早期阶段，但半月板样本显示了水凝胶在简化膝盖修复方面的潜力。

我们现在知道，可以开发出与软骨性质相似的水凝胶，这种水凝胶可以用3D打印机在一定的预算下生产。随着未来的进一步研究，科学家还将开发更接近人体组织的3D打印材料。

“我希望证明水凝胶可以很容易地修复半月板，并使许多其他人对开发实用的可印刷水凝胶感兴趣。”威利说。

这项研究发表在美国化学学会生物材料与工程杂志上。

蝌蚪工作人员从科学警报，翻译晴空燕，转载必须得到授权。

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