L'intégration et l'innovation des matériaux en polyester dégradables et de la technologie d'impression 3D

Matériaux en polyester dégradables :Les matériaux en polyester dégradables sont une classe de matériaux polymères biodégradables, qui peuvent être progressivement décomposés en petites molécules dans l'environnement naturel ou par hydrolyse enzymatique des organismes, et éventuellement absorbés par les organismes ou évacués du corps. Ce type de matériau a de larges perspectives d'application dans le domaine médical en raison de sa bonne biocompatibilité, de sa dégradabilité et de ses performances de traitement.

Matériaux polyester dégradables courants :Parmi ces matériaux, on trouve l'acide polylactique (PLA), l'acide polyglycolique (PGA), la polyε-caprolactone (PCL), le polytriméthylcarbonate (PTMC), la polyp-dicyclohexanone (PPDO), etc. Le cycle de dégradation, les propriétés mécaniques et l'hydrophilie de ces matériaux peuvent être contrôlés par différents rapports de monomères et méthodes de copolymérisation pour répondre à différents besoins médicaux. Les matériaux en polyester dégradables combinés à la technologie d'impression 3D présentent un grand potentiel dans la personnalisation médicale personnalisée, peuvent fabriquer avec précision des implants médicaux complexes qui répondent aux besoins des patients, des guides chirurgicaux, etc., pour réaliser une médecine de précision en même temps, le matériau peut être absorbé par le corps après l'achèvement de la tâche, réduire le risque de chirurgie secondaire et favoriser la rééducation des patients.

Premièrement, la personnalisation personnalisée de matériaux en polyester dégradables à des fins médicales

Mise en œuvre personnalisée

1. Rapport monomère et méthode de copolymérisation :

En ajustant le rapport des monomères et le mode de copolymérisation des matériaux polyester dégradables, la période de dégradation, les propriétés mécaniques et l'hydrophilie des matériaux polyester dégradables peuvent être régulées avec précision. Par exemple, le copolymère PLCL d'acide polylactique (PLA) et de polε-caprolactone (PCL) peut contrôler la vitesse de dégradation et les propriétés mécaniques du matériau en modifiant le rapport PLA/PCL.

2. Conception de la structure de la chaîne moléculaire : 

La conception de la structure de la chaîne moléculaire des polymères, comme la taille et la largeur de distribution du poids moléculaire, la modification des extrémités, le blocage, la ramification, la réticulation, l'hyperramification, etc., peut également contrôler les propriétés des matériaux. Par exemple, la résistance et la ténacité de l'acide polylactique peuvent être améliorées en introduisant des segments de chaîne ductiles ou en construisant des réseaux réticulés.

3. Contrôle de la structure d’agrégation : 

En contrôlant la structure d'agrégation des polymères, comme l'orientation et la cristallisation, le cycle de dégradation et les propriétés mécaniques des matériaux peuvent être contrôlés. Par exemple, l'auto-renforcement mécanique peut être obtenu en induisant le PLLA à former des cristaux fibreux par orientation de traction. Le cycle de dégradation des matériaux PLLA peut être contrôlé en ajustant la cristallinité des matériaux PLLA avec des agents de nucléation.

4. Conception de mélange : 

La structure de texture du système hétérogène peut être conçue par mélange et par d'autres moyens pour contrôler efficacement les performances des matériaux en polyester dégradables. Par exemple, la résistance mécanique et l'activité biologique des composites en polyester dégradables peuvent être améliorées en mélangeant des nanomatériaux inorganiques bioactifs. En mélangeant le matériau développable, le matériau en polyester développable peut obtenir l'effet développable.

Exemples d'applications personnalisées

1. Ingénierie tissulaire et médecine régénérative : 

Les matériaux en polyester dégradables peuvent être utilisés pour préparer des stents d'ingénierie tissulaire imprimés en 3D, qui peuvent être personnalisés en fonction des besoins spécifiques des patients. Par exemple, en ajustant le taux de dégradation et les propriétés mécaniques du matériau, un échafaudage peut être préparé pour correspondre au tissu du patient, favorisant ainsi la régénération et la réparation des tissus.

2. Aides chirurgicales : 

La technologie d'impression 3D peut également fabriquer des aides chirurgicales, telles que des guides chirurgicaux, des modèles chirurgicaux, etc. Ces outils peuvent aider les médecins à simuler et à planifier avant la chirurgie, améliorant ainsi la précision et la sécurité chirurgicales.

3. Dispositifs médicaux biodégradables : 

Comme les stents biodégradables, ces dispositifs peuvent se dégrader progressivement après leur implantation dans le corps, évitant ainsi les risques à long terme que peuvent entraîner les stents métalliques traditionnels. Dans le même temps, la conception personnalisée des stents biodégradables peut mieux s'adapter à la structure vasculaire du patient et améliorer l'effet du traitement.

Le PCL, le PLA et le PLCL ont leurs propres caractéristiques dans le domaine des matériaux biomédicaux. Le PCL présente une bonne biocompatibilité, une dégradation contrôlable et d'excellentes propriétés mécaniques. Cependant, le taux de dégradation est lent et la résistance est relativement faible. Le PLA présente une biodégradation complète, de bonnes performances de traitement et une résistance mécanique élevée. Mais la fragilité est importante, le taux de dégradation peut être trop rapide.

Le PLCL combine la résistance du PCL avec la résistance du PLA, présente un cycle de dégradation contrôlable, d'excellentes propriétés mécaniques et une bonne biocompatibilité. Il convient à diverses applications d'ingénierie tissulaire telles que la réparation du cartilage, des conduits nerveux, des stents vasculaires et la réparation osseuse. L'application de la technologie de fabrication additive PLCL à l'ingénierie tissulaire présente des avantages et un potentiel significatifs.

Deuxièmement, l’application de la technologie de fabrication additive PLCL à l’ingénierie tissulaire

1. Stent trachéal externe : 

Le matériau PLCL à mémoire de forme est utilisé pour préparer un stent trachéal externe de forme et de taille personnalisées grâce à la technologie d'impression 3D. Le stent peut rapidement revenir à la forme prédéterminée après l'implantation, fournir un support stable à la trachée et présenter une bonne biocompatibilité et dégradabilité.

2. Implants mammaires : 

Les implants mammaires personnalisés sont préparés à partir de matériaux en polyester dégradables en fonction des besoins de la patiente en termes de forme et de taille de la poitrine. L'implant peut se dégrader progressivement au fil du temps et être finalement absorbé par l'organisme, évitant ainsi les complications à long terme qui peuvent survenir avec les implants traditionnels.

3. Autres dispositifs médicaux : 

Les matériaux en polyester dégradables peuvent également être utilisés pour préparer des implants orthopédiques personnalisés, des dispositifs d'intervention cardiovasculaire, des sutures résorbables et d'autres dispositifs médicaux. Ces dispositifs peuvent être personnalisés en fonction des besoins individuels des patients, améliorant ainsi les résultats du traitement et la qualité de vie des patients.

Le matériau polymère a appliqué avec succès la technologie de fabrication additive PLCL dans l'ingénierie tissulaire et s'est étendu à de nombreux domaines tels que l'impression 3D de fils médicaux, l'impression 3D biologique et l'impression 3D SLS de matières premières de microsphères médicales.

Troisièmement, l’application de matériaux biomédicaux dégradables

Fil d'impression 3D médical

Le fil médical PLA a une valeur d'application importante dans l'impression 3D de réparation osseuse/crânienne maxillo-faciale, d'échafaudages poreux de réparation de cartilage, d'échafaudages vasculaires, etc. Sa bonne bioabsorbabilité, sa résistance et sa ductilité élevées et sa bonne biocompatibilité font que les lignes imprimées en 3D PLA sont largement utilisées dans le domaine médical. Les exemples incluent les implants de réparation osseuse maxillo-faciale résorbables et les échafaudages de réparation osseuse poreux.

Application des microsphères médicales à l'impression 3D SLS

Le 23 juillet 2024, une technologie appelée "A Medical 3D Printing controllable microsphere preparation process" développée avec succès par Shenzhen Guanghua Weiye Co., Ltd. et sa filiale Shenzhen Jusheng Biotechnology Co., LTD., a officiellement passé l'examen de l'Office national de la propriété intellectuelle et a obtenu l'autorisation nationale de brevet d'invention. L'invention se concentre sur le développement d'un processus de préparation qui garantit que les microsphères utilisées dans l'impression 3D médicale ont une taille de particule et un taux de biodégradation contrôlables.

Le cœur du processus de préparation est d’obtenir un contrôle précis de la taille des particules et du taux de biodégradation des microsphères, ce qui constitue un support solide pour l’application de la technologie d’impression 3D SLS dans le domaine médical.

1. Système d’administration de médicaments :

Les microsphères médicales peuvent être utilisées comme supports pour les systèmes d'administration de médicaments. Des microsphères aux structures et propriétés spécifiques peuvent être préparées avec précision grâce à la technologie d'impression 3D SLS. Ces microsphères peuvent transporter des ingrédients médicamenteux et assurer une libération précise du médicament dans l'organisme, améliorant ainsi l'efficacité du médicament et réduisant les effets secondaires.

2. Échafaudages d’ingénierie tissulaire : 

La technologie d'impression 3D SLS peut être utilisée pour préparer des échafaudages d'ingénierie tissulaire dotés d'une structure bionique et de propriétés mécaniques. En tant que composant d'échafaudages, les microsphères médicales peuvent fournir le soutien et la nutrition nécessaires à la croissance cellulaire et favoriser la régénération et la réparation des tissus.

3. Microenvironnement de culture cellulaire : grâce à la technologie d'impression 3D SLS, il est possible de préparer un microenvironnement de culture cellulaire avec une structure microporeuse et une géométrie complexe. En tant qu'élément du microenvironnement, les microsphères médicales peuvent fournir les points d'attache et les nutriments nécessaires à la croissance cellulaire et optimiser les conditions de culture cellulaire.

Bio-impression 3D

Le PCL est un polyester thermoplastique doté d'une bonne biocompatibilité, d'une bonne dégradabilité et de bonnes propriétés mécaniques. Les matières premières du PCL peuvent être traitées par différentes technologies d'impression 3D (telles que la modélisation par dépôt de fil fondu FDM, le frittage sélectif par laser SLS, etc.) pour former des produits imprimés en 3D aux structures et fonctions complexes.

L'extrusion de particules fondues est un procédé important dans la bio-impression, qui consiste à chauffer les particules de PCL jusqu'à ce qu'elles soient fondues, puis à les extruder à travers une buse sur une plate-forme d'impression pour former des structures 3D couche par couche. Ce procédé présente les avantages d'une haute précision, d'une grande efficacité et d'une grande flexibilité pour répondre à différents besoins médicaux.

1. Ingénierie tissulaire :

Le PCL peut être utilisé comme matériau d'échafaudage d'ingénierie tissulaire pour soutenir la croissance et la différenciation cellulaires et favoriser la réparation et la régénération des tissus. Grâce à la technologie de bio-impression, des échafaudages d'ingénierie tissulaire aux structures et fonctions complexes peuvent être préparés pour fournir un meilleur soutien à la réparation et à la régénération des tissus.

2. Planification chirurgicale : 

Les matières premières PCL sont utilisées pour imprimer des modèles 3D de parties spécifiques des patients, ce qui aide les chirurgiens à réaliser des opérations de planification et de simulation chirurgicales. Cela peut améliorer la précision et la sécurité chirurgicales et réduire les risques chirurgicaux.

3. Dispositifs médicaux et implants : 

Les matières premières PCL peuvent également être utilisées pour fabriquer des dispositifs médicaux et des implants, tels que des guides chirurgicaux, des broches osseuses, des plaques osseuses, etc. Ces dispositifs médicaux et implants ont une bonne biocompatibilité et des propriétés mécaniques et peuvent répondre à différents besoins médicaux.