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3D打印DBS装置:帕金森病患者或将看到曙光

发布时间:2019-11-27 09:18:34   编辑:it技术学习网   阅读次数:

3D打印DBS装置:帕金森病患者或将看到曙光

  近期国内外生物3D打印技术都已取得突破性进展,国家政策也暖风频吹。最近,3D打印在医疗领域再获成就,引起了世界范围内的广泛关注。

  深部脑刺激(DBS)是用来治疗多种神经性疾病,如多发性硬化症和帕金森氏症的一种方法。该技术是利用脑立体定向手术在脑内特定神经核团的位置植入电极,通过高频电刺激可抑制异常电活动的神经元,从而起到治病的作用。在对可用于DBS治疗术的设备开发中,最受关注的是这些装置是否具有生物相容性。因为当电极被植入脑组织之后,往往会引起身体的免疫反应,在电极周围形成一层包裹物,隔绝电极与脑组织的直接接触,造成电极刺激效果的持续下降。

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  为此,研究人员们想出了各种办法来避免DBS装置引起病人身体的免疫反应。就目前而言,最成功的方法就是在DBS装置的表层打造一个硅氧烷的外壳。硅氧烷俗称硅胶,是这类应用的理想材料,因为除了具有生物相容性可避免排异反应外,它也非常柔软、有弹性。

  但是目前的问题是,如何在DBS设备的表层施加硅胶。目前可用的方法只有浸渍或模塑两种,但是各有其缺点。通过浸渍来创建硅胶涂层是一种低成本的制造方法,可以用来制造少量的设备,但是它无法精确地控制涂层的形成。至于通过模塑的方法,尽管控制水平提高了,但是成本要高得多,而且由于这种方法需要创建模具,需要显著的投资,这使得它不适合小批量的生产方法。

  近日,在澳大利亚Geelong举行的国际设计技术大会上,来自Deakin大学和Mayo Clinic的研究人员提出了一种新的方法来为这些电子植入物打造生物相容性外壳。在提交的论文中,研究人员称在一台3D-Bioplotter上3D打印硅胶外壳是创建可植入DBS装置的最可行方法。

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  3D-Bioplotter是由EnvisionTEC公司生产的一种可采用多种生物材料的生物支架3D打印机。

  为了测试这种方法的可行性,研究小组首先使用SolidWorks设计出外壳,然后将该模型发送到3D-Bioplotter打印机上打印出来。

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  在他们的实验中,总共设计了三种外壳,打印时无需使用支撑材料,并使用商品级硅氧烷作为打印材料。在打印完成后,研究团队对这种外壳是否适于作为DBS设备植入防护机制进行了评估。在评估中,研究人员进行了两个测试,第一个是将它们浸没在水中以确定其密封的质量;第二项测试则对浸入水中的植入物部件进行性能监测。这两项测试表明3D打印硅氧烷是用来创建DBS装置外壳的一个成功方法。

  尽管未来还需要对这种方法进行大量更多的测试,而且对其3D打印外壳的设计也有巨大的提升空间,至少3D打印方法在这些最初的实验中表现出了巨大的潜力,让人们看到了将其用于创建具有生物相容性的DBS设备的可能性。

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