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2019年俄罗斯国际建筑及工程机械展在莫斯科开幕,3D打印+仿生,让人造骨在生物体内活起来
2019年06月07日    阅读量:181    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿

2019年俄罗斯国际建筑及工程机械展览会(Bauma CTT RUSSIA 2019)4日在莫斯科克洛库斯国际会展中心隆重开幕。该展是俄罗斯及东欧地区规模最大的工程机械展之一,吸引了来自中国、俄罗斯、德国、意大利、芬兰等24个国家的500余家参展商参展。


展会上,徐州工程机械集团有限公司(徐工集团)标识的挖掘机格外引人注目中国机械网okmao.com。现场表演的投篮和穿针引线等精彩节目,引得现场来宾阵阵掌声。


徐工机械副总裁、徐工集团进出口公司总经理刘建森告诉记者,随着中俄各领域合作的不断深化,俄罗斯已成为徐工集团最重要的海外市场之一。此次集团精选的近二十余款EAC认证的产品在开展当天就被订购一空,这足以证明品牌在俄市场的影响力和客户对产品的认可度。


刘建森表示,徐工集团的设备参与了俄罗斯众多重点工程项目,如莫斯科地铁项目、莫斯科新城项目、高铁项目和天然气管道铺设项目,以及2018年世界杯场馆的建设等。他补充道,无论是在俄罗斯的基础设施建设,还是高寒区域施工,徐工集团的设备都表现出良好卓越的性能。刘建森强调,俄罗斯是“一带一路”重要的沿线国家之一,集团将牢牢把握好发展机遇,用设备的钢筋铁骨,搭建起促进中俄两国友谊与合作的纽带和桥梁。


据悉,徐工集团已在俄罗斯莫斯科、克拉斯诺亚尔斯克、下诺夫哥罗德、别尔哥罗德、伏尔加格勒、库尔干、阿尔泰、布拉戈维申斯克等地设有10余个服务备件中心或服务网点,覆盖全俄6大行政区域,为当地客户在第一时间提供一站式的解决方案。


骨缺损是骨科临床最常见的疾病之一。我国每分钟就有7人因交通事故导致严重伤残,每年约有1000多万骨缺损患者。骨缺损修复重建一直是国际临床难题。西北工业大学汪焰恩教授团队近日在英国《聚合物》(Polymer)杂志发表论文称,他们研制的3D打印活性仿生骨可在生物体内“发育”,做到与自然骨的成份、结构、力学性能达到高度一致,已经到了“以假乱真”的程度!科技日报记者近日深入西北工业大学一探究竟。


最核心的技术在于“仿生”


“传统金属、高分子材料存在仿生结构不可控、力学性能不匹配、生物相容性差、无发育功能、运动错位、磨损等术后并发症。尤其是没有生物学活性的假体,无法在人体内发育,不能与自然骨良好地融合,需要二次手术修复。”见到记者,汪焰恩教授开口就如此坦言。


汪焰恩团队研制的3D打印仿生骨,最核心的技术就在于“仿生”。由于传统陶瓷骨与自然骨的各项性能仍有较大差异,不能实现在动物体内的良好发育。为解决这一问题,汪焰恩首先从打印材料入手。羟基磷灰石是目前世界通用的仿人骨材料,然而,如何将粉末状的羟基磷灰石黏合起来,一直是个难题。国外就是因为采用了酸性黏结剂,而给被植入者带来术后痛苦。黏结剂大多是黏稠和表面张力大的有机化合物,如何让其通过直径只有20微米、近似于头发丝那么细的打印机喷嘴,成为最大的难题。同时,这种黏结剂还要能被动物乃至人体环境所接受。为了找到这种合适的黏结剂,汪焰恩共试验了上百种不同的方案,用坏的喷嘴装满了好几个大箱子。终于,他找到了一种酸碱度类似于生物体环境,且性质良好不会堵塞喷嘴的黏合剂。


经过多年探索,汪焰恩和他的学生已经能将羟基磷灰石、黏合剂、细胞液、蛋白液(生长因子)等按照不同个体的骨骼性质,对打印材料进行科学配比,从而打印最适合被植入个体的人造仿生骨。


自体细胞在人造骨中生长


自然骨不仅外观形态非常不规则,而且其内部结构也比较复杂,不同部位的密度不一。想要让人造骨在结构上模仿自然骨,是极具挑战的。汪焰恩发明了活性生物陶瓷仿生骨3D打印技术,解决了“怎么打”的问题。


在配比材料、铺粉打印环节,传统3D打印的材料单一、密度一致、粉体单一、铺粉均匀,难以满足仿生骨的打印需求。汪焰恩不仅研制了一套打印控制系统,还攻克了打印的关键机械技术。这套设备独创的常温压电超微雾化喷洒技术,突破了细胞液、蛋白液喷洒速度、喷洒量难以精细控制的技术瓶颈,处于国际先进水平。


动物试验表明,仿生骨在植入动物受体体内后,能够很好地发育,也就是通过受体的新陈代谢,使自体细胞在人造骨中生长,并最终完全长成自体骨。


在西北工业大学与中国人民解放军空军军医大学的联合动物试验中,尚未发现排异反应的案例。


经过检测,该3D打印活性仿生骨与天然骨成份、结构、力学等性能达到高度一致。与其他类似3D打印技术相比,具有明显的技术优势。


汪焰恩透露:“下一步,我们将继续探索真皮层中汗腺、毛囊、皮脂腺等结构的稳定打印技术,做到与自然皮肤非常接近。”目前,他们在3D打印兔子皮肤的植入试验中,仿生皮肤比自体皮肤愈合时间短25%。未来,也许这项技术能为骨缺损、皮肤损伤等患者带来治愈希望。


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