분해성 폴리에스터 소재와 3D 프린팅 기술의 통합 및 혁신
분해성 폴리에스터 소재:분해성 폴리에스터 소재는 생분해성 폴리머 소재의 한 종류로, 자연 환경에서 또는 생물체의 효소 가수분해를 통해 점차 작은 분자로 분해되어 결국 생물체에 흡수되거나 체내에서 배출됩니다. 이러한 종류의 소재는 생체적합성, 분해성 및 가공 성능이 우수하여 의료 분야에서 광범위한 응용 전망을 가지고 있습니다.
일반적인 분해성 폴리에스터 소재:폴리락트산(플라), 폴리글리콜산(미국프로농구(PGA)), 폴리ε-카프로락톤(PCL), 폴리트리메틸카보네이트(피티엠씨), 폴리p-디사이클로헥사논(PPDO) 등을 포함합니다. 이러한 재료의 분해 주기, 기계적 특성 및 친수성은 다양한 모노머 비율과 공중합 방법을 통해 제어하여 다양한 의료적 요구를 충족할 수 있습니다. 3D 인쇄 기술과 결합된 분해성 폴리에스터 재료는 개인화된 의료 맞춤화에서 큰 잠재력을 보여주며, 환자, 수술 가이드 등의 요구를 충족하는 복잡한 의료용 임플란트를 정확하게 제조하여 정밀 의학을 동시에 달성할 수 있으며, 재료는 작업이 완료된 후 신체에 흡수되어 2차 수술 위험을 줄이고 환자의 재활을 촉진합니다.
첫째, 의료용 분해성 폴리에스터 소재의 개인 맞춤형 제작
개인화된 구현
1. 단량체 비율 및 공중합 방법:
분해성 폴리에스테르 재료의 단량체 비율과 공중합 모드를 조정함으로써 분해성 폴리에스테르 재료의 분해 기간, 기계적 성질 및 친수성을 정밀하게 조절할 수 있습니다. 예를 들어, 폴리락트산(플라)과 폴ε-카프로락톤(PCL)의 공중합체 PLCL은 PLA와 PCL의 비율을 변경하여 재료의 분해 속도와 기계적 성질을 제어할 수 있습니다.
2. 분자 사슬 구조 설계:
분자량 크기 및 분포 폭, 말단 변형, 블록, 분지, 가교, 과분지 등과 같은 폴리머의 분자 사슬 구조 설계는 재료의 특성을 더욱 제어할 수 있습니다. 예를 들어, 연성 사슬 세그먼트를 도입하거나 가교 네트워크를 구성하여 폴리락트산의 강도와 인성을 개선할 수 있습니다.
3. 집계 구조 제어:
배향 및 결정화와 같은 중합체의 응집 구조를 제어함으로써 재료의 분해 주기 및 기계적 성질을 제어할 수 있습니다. 예를 들어, 기계적 자기 강화는 PLLA가 드래프트 배향을 통해 섬유질 결정을 형성하도록 유도하여 달성할 수 있습니다. 플라나 재료의 분해 주기는 핵화제로 플라나 재료의 결정성을 조정하여 제어할 수 있습니다.
4. 블렌딩 디자인:
이종 시스템의 텍스처 구조는 블렌딩 및 기타 수단을 통해 설계하여 분해성 폴리에스터 재료의 성능을 효과적으로 제어할 수 있습니다. 예를 들어, 분해성 폴리에스터 복합재의 기계적 강도와 생물학적 활성은 생물학적 활성 무기 나노 재료를 블렌딩하여 개선할 수 있습니다. 현상 가능한 재료를 블렌딩하여 현상 가능한 폴리에스터 재료에 현상 가능한 효과를 부여할 수 있습니다.
개인화된 응용 프로그램 예
1. 조직공학 및 재생의학:
분해성 폴리에스터 소재는 환자의 특정 요구에 맞게 개인화할 수 있는 3D 인쇄 조직 공학 스텐트를 준비하는 데 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 소재의 분해 속도와 기계적 특성을 조정하여 환자의 조직에 맞는 스캐폴드를 준비하여 조직 재생과 수리를 촉진할 수 있습니다.
2. 수술 에이즈:
3D 프린팅 기술은 수술 가이드, 수술 모델 등과 같은 수술 보조 기구도 제조할 수 있습니다. 이러한 도구는 의사가 수술 전에 시뮬레이션하고 계획을 세우는 데 도움이 되어 수술의 정확도와 안전성을 향상시킬 수 있습니다.
3. 생분해성 의료 기기:
생분해성 스텐트와 같이 이러한 장치는 체내 이식 후 점차적으로 분해되어 전통적인 금속 스텐트로 인해 발생할 수 있는 장기적인 위험을 피할 수 있습니다. 동시에 생분해성 스텐트의 개인화된 디자인은 환자의 혈관 구조에 더 잘 적응하여 치료 효과를 개선할 수 있습니다.
PCL, 플라, PLCL은 생물의학 재료 분야에서 각자의 특성을 가지고 있습니다. PCL은 생체적합성이 좋고, 분해가 조절 가능하며, 기계적 성질이 우수합니다. 그러나 분해 속도가 느리고 강도가 비교적 낮습니다. PLA는 완전한 생분해성, 우수한 가공 성능, 높은 기계적 강도를 가지고 있습니다. 그러나 취성이 크고 분해 속도가 너무 빠를 수 있습니다.
PLCL은 PCL의 인성과 PLA의 강도를 결합한 것으로, 제어 가능한 분해 주기, 뛰어난 기계적 특성 및 우수한 생체적합성을 가지고 있습니다. 연골 수리, 신경 도관, 혈관 스텐트 및 뼈 수리와 같은 다양한 조직 공학 응용 분야에 적합합니다. 조직 공학에서 PLCL 적층 제조 기술을 적용하는 것은 상당한 이점과 잠재력을 가지고 있습니다.
둘째, 조직공학에서의 PLCL 적층 제조 기술의 응용
1. 외부 기관 스텐트:
형상 기억 기능이 있는 PLCL 소재를 사용하여 3D 프린팅 기술을 통해 개인화된 모양과 크기의 외부 기관 스텐트를 준비합니다. 스텐트는 이식 후 미리 정해진 모양으로 빠르게 돌아갈 수 있고, 기관에 안정적인 지지력을 제공하며, 생체 적합성과 분해성이 우수합니다.
2. 유방 임플란트:
개인화된 유방 임플란트는 환자의 유방 모양과 크기 요구 사항에 따라 분해성 폴리에스터 소재를 사용하여 준비됩니다. 임플란트는 시간이 지남에 따라 점차적으로 분해되어 결국 신체에 흡수되어 기존 임플란트와 함께 발생할 수 있는 장기적인 합병증을 피할 수 있습니다.
3. 기타 의료기기:
분해성 폴리에스터 소재는 개인화된 정형외과 임플란트, 심혈관 중재 장치, 흡수성 봉합사 및 기타 의료 장치를 준비하는 데에도 사용할 수 있습니다. 이러한 장치는 환자의 개별적인 요구에 맞게 사용자 정의하여 치료 결과와 환자의 삶의 질을 개선할 수 있습니다.
폴리머 소재는 조직공학에 PLCL 적층 제조 기술을 성공적으로 적용하였으며, 의료용 3D 프린팅 와이어, 생물학적 3D 프린팅, 의료용 미세구형 원료의 에스엘에스(SLS) 3D 프린팅 등 여러 분야로 확대되었습니다.
셋째, 생분해성 생물의료소재의 응용
의료용 3D 프린팅 와이어
플라 의료용 와이어는 3D 프린팅 악안면 뼈/두개골 수리, 연골 수리 다공성 스캐폴드, 혈관 스캐폴드 등에 중요한 응용 가치가 있습니다. 우수한 생체 흡수성, 높은 강도 및 연성, 우수한 생체 적합성으로 인해 플라 3D 인쇄 라인은 의료 분야에서 널리 사용됩니다. 흡수성 악안면 뼈 수리 임플란트와 다공성 뼈 수리 스캐폴드가 그 예입니다.
에스엘에스(SLS) 3D 프린팅에 의료용 마이크로구체의 적용
2024년 7월 23일, 심천 광화 웨이예 공동., 유한회사.와 그 자회사 심천 주성 생명공학 공동., 주식회사.가 성공적으로 개발한 아아 ... 의료용 3D 프린팅 제어 가능한 마이크로구 제조 공정 "라는 기술이 국가 지식 재산권 사무소의 검토를 공식적으로 통과하고 국가 발명 특허 허가를 받았습니다. 이 발명은 의료용 3D 프린팅에 사용되는 마이크로구가 제어 가능한 입자 크기와 생분해 속도를 갖도록 하는 제조 공정을 개발하는 데 중점을 두고 있습니다.
제조 공정의 핵심은 미세구체의 입자 크기와 생분해 속도를 정밀하게 제어하는 것이며, 이는 의료 분야에서 에스엘에스(SLS) 3D 프린팅 기술의 적용을 강력하게 뒷받침합니다.
1. 약물 전달 시스템:
의료용 마이크로구는 약물 전달 시스템의 운반체로 사용될 수 있으며, 특정 구조와 특성을 가진 마이크로구는 에스엘에스(SLS) 3D 프린팅 기술로 정밀하게 제조할 수 있습니다. 이러한 마이크로구는 약물 성분을 운반하고 체내에서 정확한 약물 방출을 달성하여 약물 효능을 개선하고 부작용을 줄일 수 있습니다.
2. 조직공학 스캐폴드:
에스엘에스(SLS) 3D 프린팅 기술은 생체 구조와 기계적 특성을 가진 조직 공학 스캐폴드를 준비하는 데 사용할 수 있습니다. 스캐폴드의 구성 요소로서 의료용 마이크로스피어는 세포 성장에 필요한 지지와 영양을 제공하고 조직 재생과 수리를 촉진할 수 있습니다.
3. 세포 배양 미세 환경: 에스엘에스(SLS) 3D 프린팅 기술을 통해 미세 기공 구조와 복잡한 기하학적 구조를 가진 세포 배양 미세 환경을 준비할 수 있습니다. 미세 환경의 일부로서 의료용 미세구는 세포 성장에 필요한 부착 지점과 영양소를 제공하고 세포 배양 조건을 최적화할 수 있습니다.
3D 바이오 프린팅
PCL은 생체적합성, 분해성 및 기계적 특성이 우수한 열가소성 폴리에스터입니다. PCL 원료는 다양한 3D 프린팅 기술(예: FDM(용융 증착 모델링), 에스엘에스(SLS)(선택적 레이저 소결) 등)로 처리하여 복잡한 구조와 기능을 가진 3D 프린팅 제품을 형성할 수 있습니다.
입자 용융 압출은 바이오 프린팅에서 중요한 공정으로, PCL 입자를 용융 상태로 가열한 다음 노즐을 통해 인쇄 플랫폼으로 압출하여 층층이 3D 구조를 형성하는 것을 포함합니다. 이 공정은 다양한 의료적 요구를 충족시키기 위해 높은 정밀도, 높은 효율성 및 높은 유연성이라는 장점이 있습니다.
1. 조직공학:
PCL은 세포 성장과 분화를 지원하고 조직 복구와 재생을 촉진하는 조직 공학 스캐폴드 재료로 사용될 수 있습니다. 바이오 프린팅 기술을 통해 복잡한 구조와 기능을 가진 조직 공학 스캐폴드를 준비하여 조직 복구와 재생을 위한 더 나은 지원을 제공할 수 있습니다.
2. 수술 계획:
PCL 원료는 환자의 특정 부위의 3D 모델을 인쇄하는 데 사용되며, 이는 외과의가 수술 계획 및 시뮬레이션 작업을 수행하는 데 도움이 됩니다. 이를 통해 수술 정확도와 안전성을 개선하고 수술 위험을 줄일 수 있습니다.
3. 의료 기기 및 임플란트:
PCL 원료는 수술 가이드, 뼈 핀, 뼈 플레이트 등과 같은 의료 기기 및 임플란트를 제조하는 데에도 사용될 수 있습니다. 이러한 의료 기기 및 임플란트는 생체 적합성과 기계적 특성이 우수하여 다양한 의료 요구를 충족시킬 수 있습니다.
