近日,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共同申报的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)——“新型柔性高分子材料3D打印装置和骨修复支架的开发”成功获批。这是我们公司参与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在低温成型中的关键技术与设备问题,避免在制备生物活性分子的骨再生诱导材料时造成的失活现象。
随着计算机辅助技术和数字化技术的不断进步,3D打印技术现已广泛应用于骨植入物的加工和制造。该技术可根据每位患者的骨缺损形态进行个性化支架定制,实现对骨缺损的快速修复,成为目前骨缺损修复领域的重要发展趋势。
聚乳酸(PLA)等聚酯材料目前已被广泛应用于3D打印骨修复支架,尽管其生物相容性良好,但缺乏骨诱导与骨传导的生物活性。因此,在骨修复支架的制备过程中通常需要添加一些生物活性分子,如药物、多肽、生长因子、无机材料和稀有元素等。然而,大多数生物活性分子对高温较为敏感,使用传统的熔融堆积成型(FDM)技术容易导致其失活。因此,开发一种可在常温及低温下进行的3D打印技术显得十分必要。
该项目将开发一种新型的高分子材料柔性3D打印技术与设备,利用此技术制作柔性骨缺损修复支架。项目主要解决以下几个关键技术问题:1. 解决3D打印熔融堆积法中高温导致生物活性因子失活的难题;2. 克服立体光交联打印技术材料选择范围窄、有毒单体残留等缺陷;3. 解决低温冷冻干燥过程中的溶剂残留及加工工艺复杂等问题;4. 本技术能够简化加工流程,实现质量可控、便于规模化生产,降低审批门槛。该项目的创新性不仅在于拥有区别于现有3D打印技术的低温/常温成型优势,还在固化成型过程中使聚酯材料内部形成大量微孔结构,从而赋予打印后材料良好的弹性记忆特性,尤其适合骨骼等组织的应力生长需求。
项目的整体实施与监管由中国科学院长春应用化学研究所负责,主要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、担载生长因子的柔性3D打印骨修复支架的制备,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项目中所需的PLA、PLGA、PCL和PGCL等多种高分子材料的合成与表征工作,及后期的成果转化。项目的成功实施有望为骨缺损修复领域带来新的突破。
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