德克薩斯大學奧斯汀分校的新研究，3D打印膝關節得以實現

魔猴君  科技前沿   1天前

近日，德克薩斯大學奧斯汀分校發布了一項極具吸引力的3D打印領域創新成果，該成果有望徹底改變下一代醫療設備和柔性電子產品。該校研究人員在美國國防部、美國國家科學基金會和羅伯特·A·韋爾奇基金會的資助下，開發了一種創新方法，其靈感源自骨骼和軟骨等天然材料的組合，能夠將硬結構和軟結構無縫整合到一個打印件中。這使得利用3D打印機打印出一個功能齊全的膝關節微型模型成為可能。

這種新的3D打印方法并非使用傳統的線材，而是使用一種特殊的液態樹脂，這種樹脂會對兩種光脈沖產生反應。因此，紫外線在固化過程中會產生堅硬的塑料狀區域，而紫外光則會產生彈性的橡膠狀區域。這使得在同一組件內實現從硬到軟的過渡成為可能。

人工膝關節是研究人員首次將該方法應用于實踐的嘗試。

化學交聯分子有助于防止接觸點斷裂或結構變弱。正如德克薩斯大學奧斯汀分校助理教授扎克·佩奇（Zak Page）所解釋的那樣：“我們引入了一種同時具有兩種反應基團的分子，這樣兩種凝固反應就可以在界面處相互‘對話’。這使得軟硬部分之間的結合力更強，而且如果我們愿意，還可以實現漸進式過渡。”

德克薩斯大學的首批申請人

該方法已在膝關節上進行了實踐測試。關節內的人工骨骼必須保持穩定，而韌帶必須具有柔韌性。該模型功能齊全，因此在生物力學植入物領域極具前景。此外，該團隊還開發了一種可拉伸電子帶，其中的金導體必須具有可靠的拉伸性——即使韌帶部分較為堅硬——以保護導體。

據作者介紹，該研究團隊的新方法比以往的方法運行速度更快，效果也更好。此外，打印機設置易于復制且成本低廉，使研究人員、醫院和教育工作者能夠輕松掌握這項技術。“這種方法可以使增材制造在大批量生產方面比注塑成型等傳統方法更具競爭力。同樣重要的是，它開辟了新的設計可能性，”Page實驗室的博士生Keldy Mason說道。

這種革命性的能力將生物功能與強大的機械性能完美融合，開辟了無限可能——從醫療植入物到軟體機器人組件，再到可穿戴電子設備。憑借其高精度、可擴展性和成本效益，這種方法即將首次獲得實際應用。

編譯整理：3dnatives