分解性ポリエステル素材と3Dプリント技術の統合と革新

分解性ポリエステル素材:分解性ポリエステル材料は、自然環境または生物の酵素加水分解によって徐々に小さな分子に分解され、最終的に生物に吸収されるか、体から排出される生分解性ポリマー材料の一種です。この種の材料は、生体適合性、分解性、加工性能が優れているため、医療分野で幅広い応用が期待されています。

一般的な分解性ポリエステル素材:ポリ乳酸（人民解放軍）、ポリグリコール酸（PGA）、ポリε-カプロラクトン（PCL）、ポリトリメチルカーボネート（PTMC）、ポリパラジシクロヘキサノン（PPDO）などが含まれます。これらの材料の分解サイクル、機械的特性、親水性は、さまざまな医療ニーズを満たすために、異なるモノマー比と共重合方法によって制御できます。 3Dプリント技術と組み合わせた分解性ポリエステル材料は、パーソナライズされた医療カスタマイズに大きな可能性を示し、患者のニーズを満たす複雑な医療インプラント、手術ガイドなどを正確に製造し、同時に精密医療を実現できます。材料はタスクの完了後に体に吸収され、二次手術のリスクを減らし、患者のリハビリを促進します。

まず、医療目的の分解性ポリエステル素材のパーソナライズされたカスタマイズ

パーソナライズされた実装

1.モノマー比と共重合方法：

分解性ポリエステル材料のモノマー比と共重合モードを調整することにより、分解性ポリエステル材料の分解期間、機械的特性、親水性を正確に制御できます。たとえば、ポリ乳酸（人民解放軍）とポリカプロラクトン（PCL）の共重合体PLCLは、PLAとPCLの比率を変更することで、材料の分解速度と機械的特性を制御できます。

2. 分子鎖構造設計： 

分子量の大きさや分布幅、末端修飾、ブロック、分岐、架橋、超分岐などのポリマーの分子鎖構造設計により、材料の特性をさらに制御できます。たとえば、ポリ乳酸の強度と靭性は、延性鎖セグメントを導入したり、架橋ネットワークを構築したりすることで向上できます。

3. 集約構造制御： 

配向や結晶化などのポリマーの凝集構造を制御することで、材料の劣化周期や機械的特性を制御することができます。たとえば、ポリ乳酸 をドラフト配向によって繊維状結晶に誘導することで、機械的自己強化を実現できます。ポリ乳酸 材料の劣化周期は、核剤で ポリ乳酸 材料の結晶化度を調整することで制御できます。

4. ブレンディングデザイン： 

異種システムのテクスチャ構造は、ブレンドやその他の手段によって設計され、分解性ポリエステル材料の性能を効果的に制御できます。たとえば、生物活性無機ナノ材料をブレンドすることで、分解性ポリエステル複合材料の機械的強度と生物活性を向上させることができます。開発可能な材料をブレンドすることで、開発可能なポリエステル材料に開発可能な効果を与えることができます。

パーソナライズされたアプリケーションの例

1. 組織工学と再生医療： 

分解性ポリエステル材料は、患者の特定のニーズに合わせてカスタマイズできる 3D プリント組織工学ステントを作成するために使用できます。たとえば、材料の分解速度と機械的特性を調整することで、患者の組織に合わせて足場を準備し、組織の再生と修復を促進することができます。

2. 外科的エイズ： 

3D プリント技術は、手術ガイド、手術モデルなどの手術補助器具の製造にも使用できます。これらのツールは、医師が手術前にシミュレーションや計画を立てる際に役立ち、手術の精度と安全性を向上させます。

3. 生分解性医療機器： 

生分解性ステントなどのデバイスは、体内に埋め込まれた後、徐々に分解されるため、従来の金属ステントによって引き起こされる可能性のある長期的なリスクを回避できます。同時に、生分解性ステントのパーソナライズされた設計は、患者の血管構造にうまく適応し、治療効果を向上させることができます。

PCL、人民解放軍、PLCLは、バイオメディカル材料の分野でそれぞれ独自の特徴を持っています。PCLは生体適合性が良く、分解を制御でき、機械的特性に優れています。しかし、分解速度は遅く、強度は比較的低いです。PLAは完全な生分解性があり、加工性能が優れ、機械的強度も高いですが、脆さが大きく、分解速度が速すぎる可能性があります。

PLCL は PCL の強靭性と 人民解放軍 の強度を兼ね備えており、制御可能な分解サイクル、優れた機械的特性、良好な生体適合性を備えています。軟骨修復、神経導管、血管ステント、骨修復など、さまざまな組織工学用途に適しています。組織工学における PLCL 付加製造技術の応用には、大きな利点と可能性があります。

第二に、PLCL付加製造技術の組織工学への応用

1. 外部気管ステント： 

形状記憶機能を持つPLCL素材は、3Dプリント技術によって、パーソナライズされた形状とサイズの外部気管ステントを作成するために使用されます。このステントは、移植後に所定の形状に素早く戻り、気管に安定したサポートを提供し、優れた生体適合性と分解性を備えています。

2. 乳房インプラント： 

パーソナライズされた乳房インプラントは、患者の乳房の形とサイズの要件に応じて、分解可能なポリエステル素材を使用して準備されます。インプラントは時間の経過とともに徐々に分解され、最終的には体内に吸収されるため、従来のインプラントに伴う長期的な合併症を回避できます。

3. その他の医療機器： 

分解性ポリエステル素材は、パーソナライズされた整形外科用インプラント、心血管介入装置、吸収性縫合糸、その他の医療機器の製造にも使用できます。これらの機器は患者の個々のニーズに合わせてカスタマイズできるため、治療結果と患者の生活の質が向上します。

ポリマー材料は、PLCL付加製造技術を組織工学に応用することに成功し、医療用3Dプリントワイヤー、生物学的3Dプリント、医療用マイクロスフィア原料のSLS 3Dプリントなど、多くの分野に拡大しています。

第三に、分解性バイオメディカル材料の応用

医療用3Dプリントワイヤー

人民解放軍 医療用ワイヤーは、3D プリントによる顎顔面骨/頭蓋骨の修復、軟骨修復用多孔質足場、血管足場などの重要な応用価値を持っています。優れた生体吸収性、高強度、高延性、優れた生体適合性により、人民解放軍 3D プリント ラインは医療分野で広く使用されています。例としては、吸収性顎顔面骨修復インプラントや多孔質骨修復足場などがあります。

セルス 3D プリントにおける医療用マイクロスフィアの応用

2024年7月23日、深セン光華維業有限公司とその子会社である深セン巨勝生物科技有限公司が開発した「医療用3Dプリント制御可能マイクロスフィア調製プロセス」という技術が、国家知識産権局の審査に正式に合格し、国家発明特許認可を獲得しました。この発明は、医療用3Dプリントに使用されるマイクロスフィアが制御可能な粒子サイズと生分解速度を持つことを保証する調製プロセスの開発に焦点を当てています。

調製プロセスの核心は、マイクロスフィアの粒子サイズと生分解速度の正確な制御を実現することであり、これは医療分野における セルス 3D 印刷技術の応用を強力にサポートします。

1. 薬物送達システム：

医療用マイクロスフィアは薬物送達システムのキャリアとして使用することができ、特定の構造と特性を持つマイクロスフィアは、セルス 3Dプリント技術によって正確に調製できます。これらのマイクロスフィアは薬物成分を運び、体内で正確な薬物放出を実現し、薬効を高め、副作用を軽減します。

2. 組織工学用足場： 

セルス 3D 印刷技術は、バイオニック構造と機械的特性を備えた組織工学スキャフォールドの作成に使用できます。スキャフォールドのコンポーネントとして、医療用マイクロスフィアは細胞の成長に必要なサポートと栄養を提供し、組織の再生と修復を促進します。

3. 細胞培養微小環境：セルス 3D 印刷技術により、微細孔構造と複雑な形状を持つ細胞培養微小環境を準備できます。微小環境の一部として、医療用マイクロスフィアは細胞の成長に必要な付着点と栄養素を提供し、細胞培養条件を最適化します。

3Dバイオプリンティング

PCL は、生体適合性、分解性、機械的特性に優れた熱可塑性ポリエステルです。PCL 原材料は、さまざまな 3D 印刷技術 (熱溶解積層法 (ファジィ)、選択的レーザー焼結法 (セルス) など) で処理して、複雑な構造と機能を備えた 3D 印刷製品を形成できます。

粒子溶融押し出しはバイオプリンティングにおける重要なプロセスであり、PCL 粒子を溶融状態まで加熱し、ノズルから印刷プラットフォーム上に押し出して層ごとに 3D 構造を形成します。このプロセスには、さまざまな医療ニーズを満たすための高精度、高効率、高柔軟性という利点があります。

1.組織工学：

PCL は、細胞の成長と分化をサポートし、組織の修復と再生を促進する組織工学の足場材料として使用できます。バイオプリンティング技術により、複雑な構造と機能を備えた組織工学の足場を準備して、組織の修復と再生をより適切にサポートすることができます。

2. 手術計画： 

PCL 原材料は患者の特定部位の 3D モデルを印刷するために使用され、外科医が手術計画やシミュレーション手術を実行するのに役立ちます。これにより、手術の精度と安全性が向上し、手術のリスクが軽減されます。

3. 医療機器およびインプラント： 

PCL 原材料は、手術ガイド、骨ピン、骨プレートなどの医療機器やインプラントの製造にも使用できます。これらの医療機器やインプラントは、優れた生体適合性と機械的特性を備えており、さまざまな医療ニーズを満たすことができます。