3D打印正在徹底改變醫(yī)療行業(yè),涵蓋了從植入物、手術指南到個性化患者設備等多個領域。這項技術正在幫助醫(yī)生和醫(yī)學生提供更具針對性的個性化治療。不同的3D打印技術(如FDM、SLA、PolyJet、SLS、MJF和LPBF)在醫(yī)療應用中都有各自的優(yōu)勢,特別是在金屬材料的使用上。選擇合適的技術和符合生物相容性要求的材料,對確保治療效果非常重要。隨著新材料的不斷涌現(xiàn),醫(yī)療3D打印正持續(xù)發(fā)展。
根據Insight Partners的市場研究,預計到2031年,醫(yī)療3D打印市場將達到106.5億美元,年均增長17.5%。這一增長主要得益于3D打印的定制化優(yōu)勢。通過CT、MRI和3D掃描技術,可以創(chuàng)建精準匹配患者解剖結構的數字模型。同時,增材制造不僅能加快生產速度,還提供了更多材料的選擇,因此在醫(yī)療行業(yè)中應用廣泛。
這種技術可以快速精準地生產定制的醫(yī)療植入物、術前手術指南及其他醫(yī)療設備。每種制造工藝和材料都有不同特點,適用于各種醫(yī)療應用和患者需求。接下來介紹幾種專為醫(yī)療器械及相關技術設計的聚合物材料。
3D打印在醫(yī)療健康領域的主要應用之一是生產定制假體和植入物。對于這些設備來說,生物相容性至關重要,因為它們與人體直接接觸。目前市場上已有多種技術可以滿足這一需求,其中惠普的Multi Jet Fusion (MJF) 技術尤其受到青睞,因為它可以制造出具有出色表面光潔度的小型零件,同時減少打印時間并提高成本效益。MJF還能夠提供回收未使用材料的可持續(xù)選擇。
兒童醫(yī)療頭盔 (顱骨矯形器) 用于頭盔成型療法,以輕輕地糾正嬰兒的頭骨形狀。(圖片來源: Carbon 3D) 白色尼龍12 PA,常與MJF技術一起使用,是整形外科假體和植入物的首選生物兼容材料。這種材料已經通過了醫(yī)療用途的認證,適合與人體接觸,且易于消毒和定制。其白色外觀還為色彩定制提供了靈活性。 印有MPU 100的醫(yī)療器械 (照片: Carbon 3D)
MPU 100在可穿戴醫(yī)療設備領域是一個關鍵材料,特別是與Carbon的數字光合成(DLS)技術結合使用時。這種基于樹脂3D打印方法生產的部件,質量可與注塑成型相媲美,具有出色的機械強度、分辨率和表面光潔度。現(xiàn)在,MPU 100以其生物相容性、耐用性、耐磨損性、抗化學性以及易于滅菌的特性,已經成為定制醫(yī)療設備和可穿戴假肢的理想選擇,尤適合需要長期使用的定制設備。
其他3D打印材料在解剖模型和醫(yī)療設備中的應用
解剖模型、手術指南及其他醫(yī)療設備也是3D打印在醫(yī)療領域中的常見應用,特別是非植入式設備。當設備不需要直接接觸患者時,可以使用非生物相容性材料,尤其是在設備原型或開發(fā)階段。
其中,在醫(yī)療設備的原型設計和最終產品生產中,3D打印常使用ABS材料,這是一種適合熔融沉積成型(FDM)的堅固聚合物,特別適用于需要頻繁操作的解剖模型。Stratasys開發(fā)的ABS-M30i,這是一種符合醫(yī)療行業(yè)標準的生物相容性材料,具備出色的尺寸穩(wěn)定性和耐熱性,適合制造精準且耐用的醫(yī)療零件。 印有ABS-M30i的醫(yī)療設備 (圖片來源: Dinsmore)
另外,BioClear樹脂的耐用性使其成為制造非植入式醫(yī)療設備的理想材料,尤其在原型設計和開發(fā)階段,零件需要經受頻繁的操作,并保持結構完整。該樹脂的強度顯著降低了運輸和醫(yī)療過程中破損的風險,該樹脂與SLA技術結合,能夠生產高精度、耐用、抗碎的醫(yī)療原型和組件。 用BioClear打印的醫(yī)療原型 (圖片來源: Dinsmore)
贏創(chuàng)6100(Evonik 6100)是一種高性能樹脂,具備優(yōu)異的拉伸強度和耐熱性。當與HPS技術結合使用時,這種樹脂可以制造出需要極高精度和耐用性的復雜醫(yī)療組件。它的耐化學性和耐高溫特性,使得這些組件能夠在挑戰(zhàn)性環(huán)境下使用,經得起反復滅菌和高溫的醫(yī)療應用,故而也成為關鍵醫(yī)療用途的理想選擇。
這些例子僅展示了3D打印醫(yī)療設備中使用的一小部分聚合物材料。隨著市場的發(fā)展,新的技術和材料不斷涌現(xiàn)。增材制造相較于傳統(tǒng)方法,具有更快、更精準的特點,并能在形態(tài)和材料上實現(xiàn)完全定制化的醫(yī)療設備。而聚合物材料持續(xù)的研發(fā),有望帶來更具變革性的應用,使個性化醫(yī)療更加普及且高效。 |
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