昆明理工大學(xué)獲悉，該校材料科學(xué)與工程學(xué)院徐旭輝教授團(tuán)隊(duì)，近期開發(fā)了一種由上轉(zhuǎn)換納米粒子輔助的3D生物打印方法，無(wú)需侵入性手術(shù)，即可在體內(nèi)成型輔助骨折治療的支架。相關(guān)研究以“用于無(wú)創(chuàng)體內(nèi)成型的上轉(zhuǎn)換3D生物打印技術(shù)”為題，發(fā)表于國(guó)際材料期刊《先進(jìn)材料》上。
上轉(zhuǎn)換材料輔助3D生物打印在體內(nèi)無(wú)創(chuàng)固定骨折示意圖。
在醫(yī)療領(lǐng)域中，體內(nèi)植入式生物材料對(duì)于骨折的矯正修復(fù)、心血管疾病和神經(jīng)疾病的治療具有不可或缺的功效。傳統(tǒng)的方法是將醫(yī)療材料在體外成型，并通過(guò)外科手術(shù)植入體內(nèi)，但容易引起手術(shù)并發(fā)癥并導(dǎo)致感染。因此，急需新的方法實(shí)現(xiàn)醫(yī)療材料在體內(nèi)的制造，以有效降低與外科手術(shù)相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。
上轉(zhuǎn)換納米粒子，是一種特殊類型的納米粒子，具有將長(zhǎng)波段光轉(zhuǎn)換成短波段光的能力。這種光學(xué)性能使其在光學(xué)器件、生物醫(yī)用材料和輔助光化學(xué)反應(yīng)等許多領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。
上轉(zhuǎn)換氟化物納米晶輔助3D生物打印技術(shù)用于體內(nèi)骨折固定。
日前，徐旭輝團(tuán)隊(duì)借鑒微晶玻璃的設(shè)計(jì)思路，選擇稀土摻雜上轉(zhuǎn)換微晶作為水凝膠內(nèi)嵌的紫外固化光源，開發(fā)了一種上轉(zhuǎn)換納米顆粒輔助的近紅外3D生物材料打印方法，以實(shí)現(xiàn)無(wú)侵入性手術(shù)的體內(nèi)材料成型。首先設(shè)計(jì)多層核殼結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)換納米顆粒，定向增強(qiáng)其在藍(lán)紫光波段的發(fā)光性能；隨后，這類顆粒將吸收穿透皮膚組織的近紅外光，在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為300—500納米的藍(lán)紫色誘導(dǎo)多種單體聚合固化。此外，研究團(tuán)隊(duì)利用三維移動(dòng)坐標(biāo)平臺(tái)，固定并控制近紅外激光器，使其按預(yù)設(shè)路線精準(zhǔn)移動(dòng)實(shí)現(xiàn)成型。
在此項(xiàng)研究中，團(tuán)隊(duì)成員成功在小鼠體內(nèi)實(shí)現(xiàn)了無(wú)創(chuàng)骨折固定支架的3D成型，展示了一種全新生物醫(yī)學(xué)材料的體內(nèi)成型方式，在植入式醫(yī)療領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
