最近,中国科学院长春应用化学研究所与吉林省中科康的科技有限公司联合申报的2024年度吉林省科技发展计划项目(重点研发-医药健康关键技术研发)成功获批,项目名称为“新型柔性高分子材料3D打印装置和骨修复支架的开发”。这是我司承担的第二个所企合作产业化研究重点项目,旨在解决高分子材料低温成型的关键技术及装备,从而避免生物活性分子在制备骨再生诱导材料时的失活问题。
伴随着计算机辅助技术与数字化技术的快速发展,3D打印技术已被广泛应用于骨植入物的研发与制造。此技术能够依据每位患者的骨缺损形态,定制个性化的支架,进而快速修复骨缺损。因此,基于3D打印技术的骨缺损修复,正成为该领域的主要发展趋势。
聚乳酸(PLA)等聚酯材料广泛使用于3D打印的骨修复支架中,虽然其生物相容性良好,但缺乏骨诱导与骨传导的生物学活性。为此,在骨修复支架的加工中常需添加多种生物活性分子,例如药物、多肽、生长因子等。然而,大多数生物活性分子不耐高温,而传统的熔融堆积成型技术(FDM)可能导致其失活。因此,开发一种能够在常温或低温下进行的3D打印技术显得尤为重要。
本项目将开发一种新型的高分子材料柔性3D打印技术和设备,以制备柔性骨缺损修复支架。主要解决以下关键技术问题:1. 解决3D打印熔融堆积法过程中高温造成生物活性因子失活的问题;2. 克服立体光交联打印技术在材料选择上范围窄及有毒单体残留的不足;3. 解决低温冷冻干燥法中的溶剂残留及工艺复杂等问题。此技术不仅能够简化加工流程,提高质量可控性和规模化生产的可行性,还大幅降低了审批门槛。项目的创新性体现在其低温/常温成型的优势,以及固化过程中聚酯材料形成大量微孔结构,使得打印后的材料具备弹性记忆性(即柔性),尤其适合骨骼等组织的应力生长需求。
项目的总体实施与监管工作由中国科学院长春应用化学研究所负责,涵盖高分子柔性材料3D打印机的设计与组装、打印墨水的配制、承载生长因子的柔性3D打印骨修复支架的制作,以及体内外动物实验评估等关键环节。吉林省中科康的科技有限公司将负责该项目所需的PLA、PLGA、PCL和PGCL等高分子材料的合成与表征工作,以及成果的后期转化。项目的成功实施有望为骨缺损修复领域带来新的突破,助力科技进步。
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