3D列印

聯(lián)系

INNOTERE GmbH

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通過使用INNOTERE的骨水泥糊技術(shù)，我們的主要研發(fā)主題之一是具有多種形狀的支架的設(shè)計和3D打印。3D打印技術(shù)和*的漿糊特性可精確定制終產(chǎn)品的尺寸和孔隙率。在打印過程之后，通過在低溫下應(yīng)用特殊的固化程序來固化樣品，這可以防止出現(xiàn)皺紋。由于特殊的固化程序，終材料主要由納米晶，缺鈣的羥基磷灰石組成，它具有高度的生物相容性，并且在中性和堿性介質(zhì)中具有生物降解性和化學(xué)穩(wěn)定性。

基于我們創(chuàng)新的3D打印技術(shù)，我們能夠生產(chǎn)具有多種可調(diào)節(jié)功能的樣品和支架：

 

• 基于合成磷酸鈣相的材料

• 可被細(xì)胞活動降解和吸收

• 二維或三維設(shè)計

• 單個形狀（立方，圓柱，自由形狀等）

• 等距或各向異性線排列

• 線束直徑從0.25mm到1mm

• 可變的互連孔隙率（各向同性或各向異性）

• 可選的無菌包裝和伽馬射線

 

 

我們的3D打印樣本的典型應(yīng)用是：

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• 參考樣品（化學(xué)和結(jié)構(gòu)確定，非常適合定量和顯微鏡檢查）

• 用于細(xì)胞培養(yǎng)和灌注系統(tǒng)（2D，3D）的支架，完美適合標(biāo)準(zhǔn)組織培養(yǎng)孔板

• 涂料基材，化學(xué)改性，表面改性

• 過濾裝置

• 簡單的2D構(gòu)建物，可對復(fù)雜的支架進(jìn)行生化預(yù)研究，以進(jìn)行體內(nèi)研究

• 從原型到中試規(guī)模的適應(yīng)性工作流程

特刊

• 鍶（II）和機(jī)械負(fù)載可增加磷酸鈣支架中的骨形成。Reitmaier S，Kovtun A，Schuelke J，Kanter B，Lemm M，Hoess A，Heinemann S，Nies B，Ignatius A 骨科研究雜志2017

• 生長因子負(fù)載的磷酸鈣水泥支架的3D繪圖。Akkineni AR，Luo Y，Schumacher M，Nies B，Lode A，Gelinsky M  Acta Biomaterialia 2015

• 3D打印的TCP / HA結(jié)構(gòu)的中期功能，作為用于垂直骨增強(qiáng)的新型骨誘導(dǎo)支架：通過BMP-2激活進(jìn)行的模擬。Moussa M，Carrel JP，Scherrer S，Cattani-Lorente M，Wiskott A，Durual S Materials 2015

• 3D打印的TCP / HA結(jié)構(gòu)作為用于垂直骨增強(qiáng)的新型骨傳導(dǎo)支架。Carrel JP，Wiskott A，Moussa M，Rieder P，Scherrer S，Durual S 臨床口腔種植研究2014

• 通過在溫和條件下對糊狀磷酸鈣骨水泥進(jìn)行三維繪圖來制造多孔支架。Lode A，Meissner K，Luo Y，Sonntag F，Glorius S，Nies B，Vater C，Despang F，Hanke T，Gelinsky M  組織工程學(xué)與再生醫(yī)學(xué)雜志2014

• 在溫和條件下通過多通道3D繪圖制作的井井有條的雙相磷酸鈣-海藻酸鹽支架。Lou Y，Lode A，Sonntag F，Nies B，Gelinsky M  材料化學(xué)學(xué)報B 2013

磷酸鈣鎂

 

INNOTERE GmbH

 

與常規(guī)磷酸鈣水泥（CPC）相比，磷酸鈣鎂水泥（MgCPC）具有高機(jī)械強(qiáng)度，降解潛力以及生物活性的特點。因此，它們似乎是具有高負(fù)荷和重塑率的醫(yī)學(xué)適應(yīng)癥的合適材料。在這種情況下，我們的研究重點是開發(fā)基于一般成分為CaxMg（3-x）（PO4）2（0≤x≤3）的MgCPC水泥的骨替代材料。這些水泥的Mg / Ca比例是可調(diào)節(jié)的，并允許以可重現(xiàn)的方式控制水泥的性能，例如設(shè)定動力學(xué)，機(jī)械強(qiáng)度和降解性能。

基于創(chuàng)新的水泥材料和INNOTERE的漿料技術(shù)，我們近開發(fā)了一種即用型MgCPC漿料，可顯著改善施工過程中的處理性能。糊劑的固化反應(yīng)僅在與水相接觸或混合后才開始。傳統(tǒng)粉末-液體-水泥系統(tǒng)所需的復(fù)雜混合程序變得多余。此外，水泥漿是3D打印應(yīng)用的理想選擇。 

材料開發(fā)是我們利用磷酸鈣鎂水泥的*性能對我們的磷酸鈣基產(chǎn)品線（INNOTERE Paste-CPC，INNOTERE 3D支架）的擴(kuò)展。

特刊

• 球形磷酸銨鎂顆粒的制備和細(xì)胞相容性。Christel T，Geffers M，Klammert U，Nies B，HößA，Groll J，KüblerAC，Gbureck U Mater Sci Eng C Mater Biol Appl 2014 

 

生物技術(shù)應(yīng)用

 

INNOTERE GmbH

 

除了它們在骨替代領(lǐng)域中的應(yīng)用外，磷酸鈣和/或鎂鎂似乎也可用于生物技術(shù)應(yīng)用。生物相容性，高化學(xué)穩(wěn)定性（尤其是在中性和堿性環(huán)境下）以及機(jī)械強(qiáng)度使其成為固定化酶，催化劑甚至微生物的理想支撐材料。一旦固定下來，就可以保護(hù)生物活性成分不受外界影響，例如剪切力和化學(xué)物質(zhì)以及沖洗作用。

目前，我們正在從事一項旨在開發(fā)可有效去除廢水中內(nèi)分泌微量元素的物質(zhì)系統(tǒng)的研究項目。為此，基于INNOTERE的創(chuàng)新粘貼技術(shù)的3D打印大孔磷酸鈣支架被用于固定生物催化酶。所得的支架可用作具有高度互連孔隙率的經(jīng)濟(jì)高效的過濾系統(tǒng)，可實現(xiàn)理想的灌注，從而實現(xiàn)有效的酶-底物相互作用。

PMMA骨水泥

聯(lián)系

INNOTERE GmbH

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基于PMMA的骨水泥是植入后直接與骨骼組織直接接觸的zui常見生物材料之一，并且越來越多地用于骨質(zhì)疏松性骨折（尤其是椎骨成形術(shù)）的微創(chuàng)穩(wěn)定化。但是，大多數(shù)常規(guī)骨水泥并未針對骨折性骨質(zhì)疏松骨的微創(chuàng)治療進(jìn)行優(yōu)化。已知的缺點是由于凝固過程中粘度的變化，有限的注射窗口，狹窄的施用窗口和與骨質(zhì)疏松性骨的生物力學(xué)失配而導(dǎo)致的有限的可注射性，復(fù)雜和不可靠的處理性能。此外，PMMA骨水泥通常分別顯示較差的生物活性或缺少骨導(dǎo)電性，這阻止了植入的材料主動整合到骨骼中。

因此，我們的活動集中于適用于許多臨床相關(guān)適應(yīng)癥的易于注射的生物活性聚合物骨水泥的新配方，特別強(qiáng)調(diào)在骨質(zhì)疏松性骨折中微創(chuàng)應(yīng)用的要求。

INNOTERE的一項創(chuàng)新開發(fā)成果是即用型2糊PMMA水泥系統(tǒng)，該系統(tǒng)在手術(shù)過程中的處理性能得到了顯著改善。它基于分別存儲在雙腔注射器中的兩種糊劑成分。借助于靜態(tài)混合器，兩種組分都可以在操作側(cè)直接混合，從而引發(fā)水泥固化反應(yīng)。創(chuàng)新的材料系統(tǒng)具有以下特點：

• 施工期間水泥粘度恒定

• 無限的應(yīng)用時間，也可以中斷手術(shù)程序

• 大大減少了單體蒸氣的釋放

 

此外，該水泥體系包括用于施加PMMA水泥的所有必需組分（水泥，混合系統(tǒng)，涂抹器），因此與常規(guī)的丙烯酸骨水泥相比更便宜。

INNOTERE的另一項創(chuàng)新是基于生物活性PMMA的骨水泥，與傳統(tǒng)的未改性PMMA骨水泥相比，它具有更高的骨親和指數(shù)，表明其生物活性大大提高。此外，我們可以證明我們的生物活化概念不會破壞重要的材料性能，例如力學(xué)性能（抗壓強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度），固化反應(yīng)（生面團(tuán)和固化時間，硬化溫度）和單體釋放。我們成功地對幾種商用PMMA骨水泥進(jìn)行了生物活性改性，這表明該技術(shù)具有普遍適用性。

特刊

• 在兔子的承重模型中對具有不變機(jī)械性能的基于生物活性PMMA的骨水泥進(jìn)行體內(nèi)評估。Fottner A，Nies B，Kitanovic D，SteinbrückA，Hausdorf J，Mayer-Wagner S，Pohl U，Jansson V J Biomater Appl 2015

• 用添加劑改性的PMMA骨水泥的理化和細(xì)胞生物學(xué)特性可提高其生物活性。Wolf-Brandstetter C，Roessler S，Storch S，Hempel U，Gbureck U，Nies B，Bierbaum S，Scharnweber D J Biomed Mater Res B Appl Biomater 2013

• 生物活化的PMMA水泥的力學(xué)性能和藥物釋放行為。Vorndran E，Spohn N，Nies B，RößlerS，Storch S，Gbureck U J Biomater Appl 2012

生物活性復(fù)合材料

聯(lián)系

INNOTERE GmbH

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下一代骨替代生物材料結(jié)合了生物活性和生物可吸收材料的特征，有望激活組織再生的體內(nèi)機(jī)制，并促進(jìn)再生組織替代植入物。這種方法的關(guān)鍵要素是通過組合不同種類的生物材料來模仿天然組織的結(jié)構(gòu)，物理和化學(xué)性質(zhì)。

目前，我們參與了一個旨在開發(fā)高度定向的具有生物活性的膠原蛋白支架以治療骨缺損的項目。創(chuàng)新的材料方法是基于結(jié)合支架的結(jié)構(gòu)特征以誘導(dǎo)引導(dǎo)的細(xì)胞生長以及摻入生物活性微粒以實現(xiàn)骨骼形成和骨骼重塑過程的同步。在該項目中，INNOTERE主要負(fù)責(zé)研究新的合成路線，以生產(chǎn)具有確定的尺寸和化學(xué)組成的磷酸鈣或硅酸鹽微粒。