任何 3D 打印材料是否具有生物相容性(可安全植入人体)?

3D打印 灯丝
2021-04-30 22:53:32

这个问题类似:

是否有可供公众使用的生物相容性材料?

但似乎是用于非植入用途。此问题适用于拟植入的材料。

任何典型的 3D 打印(基于挤压的 3D 打印机)材料,如 ABS 或 PLA(或稍微更奇特的材料,如凯夫拉尔、玻璃纤维或碳纤维),是否可以安全地植入人体?或者在医学方面,它们是否具有生物相容性(生物功能性不是这个问题的主题)?如果没有,为什么不呢?如果它们中的大多数是安全的,那么请解释哪些是不安全的。

高度相关,也许更有趣的是:是否有同行评审的医学论文研究了哪些材料可以安全地植入人体?一篇明确回答这个问题的论文将是这个问题的理想答案。另一个问题是 3D 打印过程本身是否会对植入应用中的材料特性产生不利影响。

我试图自己确定这个问题的答案,但我找不到任何论文或研究来回答它。我很容易发现 ABS 塑料是“不可生物降解的”,但我认为不利宿主反应的问题更为关键,例如引起炎症或它是促进感染的细菌生长基质似乎是合理的问题。我确定可能还有其他危险的并发症,我不知道。

我找到了一篇关于可植入金属腐蚀问题的论文:DOI: 10.1089/end.1997.11.383

我发现了一篇关于容易分解的有机硅聚氨酯的论文:DOI: 10.1021/ma301965y

我找到了一篇描述超高分子量聚乙烯 (UHMWPE) 特性和历史的论文,它似乎通常用作植入物:DOI: 10.1109/EEIC.2005.1566331

推而广之,使用 UHMWPE 的 3D 打印机可能是安全的,除非 3D 打印过程本身导致任何不利的化学或机械问题。但是,我不清楚是否有任何 3D 打印机能够真正可靠地打印 UHMWPE。此外,尚不清楚 UHMWPE 是否是明智的选择,因为它似乎在需要强度的应用中有用,例如用于接头。其他不需要承载特性的应用(例如用于植入式电子设备的简单外壳)呢?

我知道钛似乎经常用于植入物,虽然钛 3D 打印机确实存在,但它们超出了这个问题的范围。有效的上下文是低于 10,000 美元范围内的基于挤压的 3D 打印机(任意选择以使问题避免被标记为“太宽泛”)。

2个回答

也许不仅仅是生物相容性(通常是指不会在体内引发有害炎症反应的材料),您还应该关注生物可吸收材料,它们是在一段时间后在体内溶解而无需机械去除的材料。

例如,FDA 批准的聚(乳酸)可以从 Corbion(前身为 PURAC 生物材料)制成颗粒状,并可挤压成 1.75 毫米长丝,用于任何桌面 3D 打印机 ( https://www.sciencedirect.com/science /article/pii/S2214860416301385)。同样,研究人员使用聚(己内酯)通过 Stratasys FDM 机器 ( https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/1097-4636(200105)55:2%3C203::AID ) 3D 打印支架-JBM1007%3E3.0.CO;2-7 )。

是的。我曾与打印 PCL 植入物的人一起工作,这些植入物装有抗生素,并在感染站点交付:https : //www.google.com/search?q=pcl+medical+approval

也看看PPSU:https : //www.google.com/search? q = ppsu+medical+approval

和 PEEK:https : //www.google.com/search? q = peek+medical+ approval

这些目前用于电器;我还不知道它们被用于植入物。