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國內學者組跨領域團隊 研究骨頭3D列印 2016-08-10 18:03

照片 龍華科技大學機械工程系教授劉福興,利用成分與人骨相似的生醫陶瓷材料列印人工骨。(記者李盈蒨攝)
照片 龍華科技大學機械工程系教授劉福興自行組裝生醫陶瓷列印機台,以生醫陶瓷調製與人骨成分相似的列印材料。(記者李盈蒨攝)
照片 列印完的人工骨進入輔仁大學醫學系副教授黃毓慈的實驗室進行篩選。(記者李盈蒨攝)

〔記者李盈蒨/台北報導〕目前3D列印在醫療上的應用多為非生物列印,但有學者早已看到3D生物列印前景,以跨領域團隊合作方式進行可自然分解、植入細胞的3D生物列印研究,並已完成動物試驗,預計待明年衛福部食品藥物管理署(TFDA)相關法規制訂後,即可申請人體試驗。

此跨領域團隊由龍華科技大學機械工程系教授劉福興、輔仁大學醫學系副教授黃毓慈、台大醫院骨科主治醫師張志豪組成,劉福興負責利用生醫陶瓷材料將多種人工骨列印出來後,由黃毓慈篩選並提升細胞在骨頭上的生長與分化,最後在張志豪的實驗室完成動物實驗。

劉福興自十多年前開始研發生醫陶瓷列印材料,他強調,生醫陶瓷不僅機械強度夠、成分與真實骨頭接近,且具有可降解、副作用低等特性,十分適合當作列印人工骨的材料。不過由於市售3D列印機是「專用機」,每台機器的加工原理、機台都不盡適用於人工骨,為此,他自行組裝生醫陶瓷列印機台,以生醫陶瓷調製與人骨成分相似的列印材料,兩者皆已申請專利。

列印完的人工骨接著進入黃毓慈的實驗室進行篩選,黃毓慈首先將人工骨浸泡在水中去毒性,進而測試在低氧、低血清的環境下,細胞能否在人工骨上貼附、存活;跟其他實驗室不同的是,黃毓慈不僅要讓細胞能貼附在3D立體結構的人工骨上,還要加速其修復時間,因此她在人工骨上加入特殊細胞激素,實驗結果發現,包括幹細胞、骨頭細胞、血管細胞都已經可以在特定人工骨上進行分化。

張志豪表示,3D列印最大的好處是能客製化,尤其現在是醫療4.0時代,3D列印能提供更大的自由度,讓產品符合個人化需求;市售人工骨發展雖已趨向成熟,但多是以非3D製程為主,只能應用在體積五毫升內的小範圍骨頭缺損,3D列印人工骨則能應用在大範圍骨缺損,包含骨髓炎、骨腫瘤、人工關節鬆脫等臨床適應症。

此外,3D列印人工骨的機械性質很好,可以到達100MPa,幾乎是人骨一半的強度,不像市售人工骨,一捏就碎。

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