دمج وابتكار مواد البوليستر القابلة للتحلل وتكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد

المواد البوليستر القابلة للتحلل:المواد البوليستر القابلة للتحلل هي فئة من المواد البوليمرية القابلة للتحلل البيولوجي، والتي يمكن تحللها تدريجيًا إلى جزيئات صغيرة في البيئة الطبيعية أو من خلال التحلل الأنزيمي للكائنات الحية، وفي النهاية يتم امتصاصها بواسطة الكائنات الحية أو إخراجها من الجسم. هذا النوع من المواد له آفاق تطبيق واسعة في المجال الطبي بسبب التوافق البيولوجي الجيد وقابلية التحلل وأداء المعالجة.

المواد البوليستر القابلة للتحلل الشائعة:بما في ذلك حمض البوليكتيك (جيش التحرير الشعبى الصينى)، وحمض البولي جليكوليك (رابطة محترفي الجولف)، وبولي كابرولاكتون (بي سي إل)، وبولي تريميثيل كربونات (مركز تدريب الشرطة الباكستاني)، وبوليب-ديسيكلوهيكسانون (بي بي دي أو) وما إلى ذلك. يمكن التحكم في دورة التحلل والخصائص الميكانيكية وحب الماء لهذه المواد من خلال نسب مونومر مختلفة وطرق البلمرة المشتركة لتلبية الاحتياجات الطبية المختلفة. تُظهر مواد البوليستر القابلة للتحلل جنبًا إلى جنب مع تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد إمكانات كبيرة في التخصيص الطبي الشخصي، ويمكنها تصنيع الغرسات الطبية المعقدة بدقة والتي تلبي احتياجات المرضى، والأدلة الجراحية، وما إلى ذلك، لتحقيق الطب الدقيق في نفس الوقت، يمكن امتصاص المادة من قبل الجسم بعد الانتهاء من المهمة، والحد من مخاطر الجراحة الثانوية، وتعزيز إعادة تأهيل المرضى.

أولاً، التخصيص الشخصي للمواد البوليستر القابلة للتحلل للأغراض الطبية

التنفيذ الشخصي

1. نسبة المونومر وطريقة الكوبلمرة:

من خلال ضبط نسبة المونومر ونمط البلمرة المشتركة لمواد البوليستر القابلة للتحلل، يمكن تنظيم فترة التحلل والخصائص الميكانيكية وحب الماء لمواد البوليستر القابلة للتحلل بدقة. على سبيل المثال، يمكن للبوليمر المشترك شركة ذات مسؤولية محدودة لحمض البوليكتيك (جيش التحرير الشعبى الصينى) وبولي كابرولاكتون (بي سي إل) التحكم في معدل التحلل والخصائص الميكانيكية للمادة عن طريق تغيير نسبة جيش التحرير الشعبى الصينى وPCL.

2. تصميم بنية السلسلة الجزيئية: 

يمكن لتصميم بنية السلسلة الجزيئية للبوليمر مثل حجم الوزن الجزيئي وعرض التوزيع وتعديل النهاية والكتلة والتفرع والتشابك والتفرع المفرط وما إلى ذلك التحكم بشكل أكبر في خصائص المواد. على سبيل المثال، يمكن تحسين قوة وصلابة حمض البولي لاكتيك عن طريق إدخال أجزاء سلسلة مطاوعة أو بناء شبكات مترابطة.

3. التحكم في هيكل التجميع: 

من خلال التحكم في بنية تجميع البوليمرات مثل التوجه والتبلور، يمكن التحكم في دورة التحلل والخصائص الميكانيكية للمواد. على سبيل المثال، يمكن تحقيق التعزيز الذاتي الميكانيكي عن طريق تحريض بلا لتكوين بلورات ليفية من خلال التوجه المسودة. يمكن التحكم في دورة تحلل مواد بلا عن طريق ضبط تبلور مواد بلا باستخدام عوامل التبلور.

4. تصميم المزج: 

يمكن تصميم بنية نسيج النظام غير المتجانس عن طريق المزج ووسائل أخرى للتحكم بشكل فعال في أداء مواد البوليستر القابلة للتحلل. على سبيل المثال، يمكن تحسين القوة الميكانيكية والنشاط البيولوجي لمركبات البوليستر القابلة للتحلل عن طريق مزج المواد النانوية غير العضوية النشطة بيولوجيًا. من خلال مزج المادة القابلة للتطوير، يمكن إعطاء مادة البوليستر القابلة للتطوير تأثير قابل للتطوير.

أمثلة للتطبيقات المخصصة

1. هندسة الأنسجة والطب التجديدي: 

يمكن استخدام مواد البوليستر القابلة للتحلل لإعداد دعامات هندسة الأنسجة المطبوعة ثلاثية الأبعاد، والتي يمكن تخصيصها وفقًا للاحتياجات المحددة للمرضى. على سبيل المثال، من خلال ضبط معدل التحلل والخصائص الميكانيكية للمادة، يمكن إعداد سقالة لتتناسب مع أنسجة المريض، وبالتالي تعزيز تجديد الأنسجة وإصلاحها.

2. المساعدات الجراحية: 

يمكن لتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد أيضًا تصنيع أدوات جراحية مساعدة، مثل الأدلة الجراحية والنماذج الجراحية وما إلى ذلك. يمكن أن تساعد هذه الأدوات الأطباء في المحاكاة والتخطيط قبل الجراحة، مما يحسن دقة الجراحة وسلامتها.

3. الأجهزة الطبية القابلة للتحلل البيولوجي: 

مثل الدعامات القابلة للتحلل البيولوجي، يمكن لهذه الأجهزة أن تتحلل تدريجيًا بعد زرعها في الجسم، مما يتجنب المخاطر طويلة الأمد التي قد تسببها الدعامات المعدنية التقليدية. في الوقت نفسه، يمكن للتصميم الشخصي للدعامات القابلة للتحلل البيولوجي أن يتكيف بشكل أفضل مع بنية الأوعية الدموية للمريض ويحسن تأثير العلاج.

تتميز بي سي إل وPLA وPLCL بخصائصها الخاصة في مجال المواد الطبية الحيوية. تتمتع بي سي إل بتوافق حيوي جيد وتحلل يمكن التحكم فيه وخصائص ميكانيكية ممتازة. ومع ذلك، فإن معدل التحلل بطيء والقوة منخفضة نسبيًا. تتمتع جيش التحرير الشعبى الصينى بالتحلل الحيوي الكامل وأداء المعالجة الجيد والقوة الميكانيكية العالية. ولكن الهشاشة كبيرة، وقد يكون معدل التحلل سريعًا جدًا.

يجمع شركة ذات مسؤولية محدودة بين صلابة بي سي إل وقوة جيش التحرير الشعبى الصينى، وله دورة تحلل يمكن التحكم فيها وخصائص ميكانيكية ممتازة وتوافق حيوي جيد. وهو مناسب لتطبيقات هندسة الأنسجة المختلفة مثل إصلاح الغضاريف وقنوات الأعصاب والدعامات الوعائية وإصلاح العظام. إن تطبيق تقنية التصنيع الإضافي شركة ذات مسؤولية محدودة في هندسة الأنسجة له ​​مزايا وإمكانات كبيرة.

ثانياً، تطبيق تقنية التصنيع الإضافي شركة ذات مسؤولية محدودة في هندسة الأنسجة

1. الدعامة القصبية الخارجية: 

يتم استخدام مادة شركة ذات مسؤولية محدودة ذات وظيفة ذاكرة الشكل لإعداد دعامة قصبة هوائية خارجية ذات شكل وحجم مخصصين من خلال تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد. يمكن للدعامة العودة بسرعة إلى الشكل المحدد مسبقًا بعد الزرع، وتوفر دعمًا مستقرًا للقصبة الهوائية، وتتمتع بتوافق حيوي جيد وقابلية للتحلل.

2. زراعة الثدي: 

يتم تحضير غرسات الثدي المخصصة باستخدام مواد بوليستر قابلة للتحلل وفقًا لمتطلبات شكل وحجم ثدي المريضة. يمكن للغرسة أن تتحلل تدريجيًا بمرور الوقت ويتم امتصاصها في النهاية بواسطة الجسم، مما يتجنب المضاعفات طويلة الأمد التي قد تأتي مع الغرسات التقليدية.

3. الأجهزة الطبية الأخرى: 

يمكن أيضًا استخدام مواد البوليستر القابلة للتحلل لإعداد غرسات العظام المخصصة وأجهزة التدخل القلبي الوعائي والخيوط القابلة للامتصاص وغيرها من الأجهزة الطبية. يمكن تخصيص هذه الأجهزة وفقًا للاحتياجات الفردية للمرضى، مما يحسن نتائج العلاج ونوعية حياة المرضى.

لقد تم تطبيق تقنية التصنيع الإضافي شركة ذات مسؤولية محدودة بنجاح في هندسة الأنسجة باستخدام مادة البوليمر، وتوسعت لتشمل العديد من المجالات مثل سلك الطباعة الطبية ثلاثية الأبعاد، والطباعة البيولوجية ثلاثية الأبعاد، وطباعة إس إل إس ثلاثية الأبعاد للمواد الخام الطبية المجهرية.

ثالثا، تطبيق المواد الطبية الحيوية القابلة للتحلل

سلك الطباعة الطبية ثلاثية الأبعاد

تتمتع الأسلاك الطبية المصنوعة من مادة جيش التحرير الشعبى الصينى بقيمة تطبيقية مهمة في الطباعة ثلاثية الأبعاد لإصلاح عظام الوجه والفكين/الجمجمة، وإصلاح الغضاريف، والسقالات المسامية، والسقالات الوعائية، وما إلى ذلك. إن قابليتها الجيدة للامتصاص البيولوجي، وقوتها العالية ومرونتها، وتوافقها البيولوجي الجيد تجعل خطوط الطباعة ثلاثية الأبعاد المصنوعة من مادة جيش التحرير الشعبى الصينى مستخدمة على نطاق واسع في المجال الطبي. ومن الأمثلة على ذلك غرسات إصلاح عظام الوجه والفكين القابلة للامتصاص والسقالات المسامية لإصلاح العظام.

استخدام الكرات المجهرية الطبية في الطباعة ثلاثية الأبعاد إس إل إس

في 23 يوليو 2024، نجحت شركة شنتشن قوانغهوا ويي كو., المحدودة. والشركة التابعة لها شنتشن جوشينغ التكنولوجيا الحيوية كو., المحدودة. في اجتياز مراجعة مكتب الملكية الفكرية للدولة رسميًا وفازت بترخيص براءة اختراع وطنية، وهي تقنية تسمى ددددددد طبي 3D الطباعة قابلة للتحكم كرة مجهرية التحضير عملية"h. وقد تم تطوير هذه التقنية بنجاح بواسطة شركة شنتشن قوانغهوا ويي كو., المحدودة. والشركة التابعة لها شنتشن جوشينغ التكنولوجيا الحيوية كو., المحدودة.. وتركز على تطوير عملية تحضير تضمن أن تكون الكريات الدقيقة المستخدمة في الطباعة الطبية ثلاثية الأبعاد ذات حجم جسيم قابل للتحكم ومعدل تحلل بيولوجي.

ويتمثل جوهر عملية التحضير في تحقيق التحكم الدقيق في حجم الجسيمات ومعدل التحلل البيولوجي للكرات الدقيقة، مما يوفر دعمًا قويًا لتطبيق تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد إس إل إس في المجال الطبي.

1. نظام توصيل الأدوية:

يمكن استخدام الكريات الدقيقة الطبية كحاملات لأنظمة توصيل الأدوية، ويمكن تحضير الكريات الدقيقة ذات الهياكل والخصائص المحددة بدقة بواسطة تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد إس إل إس. يمكن لهذه الكريات الدقيقة حمل مكونات الأدوية وتحقيق إطلاق دقيق للأدوية في الجسم، مما يحسن فعالية الدواء ويقلل من الآثار الجانبية.

2. هياكل هندسة الأنسجة: 

يمكن استخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد إس إل إس لإعداد هياكل هندسية للأنسجة ذات بنية حيوية وخصائص ميكانيكية. وباعتبارها أحد مكونات الهياكل، يمكن للكرات الدقيقة الطبية توفير الدعم والتغذية اللازمين لنمو الخلايا وتعزيز تجديد الأنسجة وإصلاحها.

3. بيئة زراعة الخلايا: من خلال تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد إس إل إس، يمكن تحضير بيئة زراعة الخلايا ذات بنية المسام الدقيقة والهندسة المعقدة. وكجزء من البيئة، يمكن للكرات الدقيقة الطبية توفير نقاط الالتصاق والمغذيات اللازمة لنمو الخلايا وتحسين ظروف زراعة الخلايا.

الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد

بي سي إل عبارة عن بوليستر ترموبلاستيكي يتمتع بتوافق حيوي جيد وقابلية للتحلل وخصائص ميكانيكية. يمكن معالجة المواد الخام بي سي إل بواسطة تقنيات طباعة ثلاثية الأبعاد مختلفة (مثل نمذجة الترسيب المندمج فورمالدهايم، والتلبيد الانتقائي بالليزر إس إل إس، وما إلى ذلك) لتشكيل منتجات مطبوعة ثلاثية الأبعاد ذات هياكل ووظائف معقدة.

تعد عملية بثق الجسيمات المنصهرة عملية مهمة في الطباعة الحيوية، والتي تتضمن تسخين جزيئات بي سي إل إلى حالة منصهرة ثم بثقها من خلال فوهة على منصة طباعة لتشكيل هياكل ثلاثية الأبعاد طبقة تلو الأخرى. تتمتع هذه العملية بمزايا الدقة العالية والكفاءة العالية والمرونة العالية لتلبية الاحتياجات الطبية المختلفة.

1.هندسة الأنسجة:

يمكن استخدام بي سي إل كمواد أساسية لهندسة الأنسجة لدعم نمو الخلايا وتمايزها، وتعزيز إصلاح الأنسجة وتجديدها. ومن خلال تقنية الطباعة الحيوية، يمكن إعداد هياكل أساسية لهندسة الأنسجة ذات هياكل ووظائف معقدة لتوفير دعم أفضل لإصلاح الأنسجة وتجديدها.

2. التخطيط الجراحي: 

تُستخدم المواد الخام بي سي إل لطباعة نماذج ثلاثية الأبعاد لأجزاء معينة من المرضى، مما يساعد الجراحين على تنفيذ عمليات التخطيط والمحاكاة الجراحية. يمكن أن يؤدي هذا إلى تحسين الدقة الجراحية والسلامة وتقليل المخاطر الجراحية.

3. الأجهزة الطبية والغرسات: 

يمكن أيضًا استخدام المواد الخام بي سي إل في تصنيع الأجهزة الطبية والغرسات، مثل الأدلة الجراحية، ودبابيس العظام، وألواح العظام، وما إلى ذلك. تتمتع هذه الأجهزة الطبية والغرسات بتوافق حيوي وخصائص ميكانيكية جيدة ويمكنها تلبية الاحتياجات الطبية المختلفة.