3D打印在医疗领域越来越受欢迎，用于生产解剖生物模型、手术指南和假肢。随着低成本桌面3D打印机和廉价材料的出现，生物模型和II类医疗设备的内部或即时制造在个性化医疗中获得了强烈关注。医学3D打印用于个性化治疗的另一个预期发展是内部生产病人特定的植入物（PSI），用于部分或全部骨替代，由医疗级材料如聚醚醚酮（PEEK）制成。 来自巴塞兰州医院手外科、巴塞尔大学医院口腔和颅颌面外科、格劳宾登州医院手外科以及巴塞尔大学生物医学工程系等团队人员共同研究的结果，展示了第一个使用医用级PEEK和熔融沉积 (FFF) 3D打印技术的院内3D打印舟状骨假体。 相关论文＂In-Hospital 3D Printed Scaphoid Prosthesis Using Medical-Grade Polyetheretherketone (PEEK) Biomaterial＂于2021年1月11日在线发表于美国医学图书馆《 PubMed Central ® (PMC)》平台上。 1、简介 医疗3D打印以其先进的实用性和应用改变了当前个性化医疗时代。随着消费级桌面3D打印机在医院的使用，3D打印提供了多种医疗和临床应用，包括但不限于解剖学、病理性骨折和肿瘤生物模型、定制手术工具和假肢辅助工具。该技术可以通过创建计算机辅助设计 (CAD) 数字文件中定义的复杂、定制的解剖学和医学结构来构建3D对象。在基本技术设置中，二维 (2D) 医学数字成像和通信 (DICOM) 医学成像数据集被转换为3D数据，然后传输到3D打印机。用于远端关节内桡骨骨折病例的内部3D打印生物模型的图示，通过熔融沉积（FFF）3D打印技术，使用锥形光束计算机断层扫描（CBCT）DICOM数据集制造。 图1：使用FFF消费级桌面3D打印机（MakerBot Replicator+, MakerBot Brooklyn, New York City, New York, USA）打印的骨折模型。 随着医疗植入物从旧式大规模生产系统向PSI生产系统的重大转变，3D打印在医疗植入物制造行业中占据了重要地位。考虑到个性化医疗中不断发展的技术趋势，研究团队调查了医疗级聚醚醚酮（PEEK）生物材料的打印可行性，特别是在医院环境中生产PSI的可行性。初步结果是有希望的，这有助于推动专门为医用聚醚醚酮应用设计的FFF聚醚醚酮3D打印机的发展。PEEK作为PSI的可打印材料符合骨科领域的标准。它是一种重量轻、生物相容性好、无毒且不易燃的生物材料，具有出色的机械强度 。PEEK的骨传导特性支持骨整合过程。此外，PEEK在X射线成像中是射线可透的，没有相关伪影，提供计算机断层扫描(CT)和磁共振成像(MRI)兼容性。PEEK的这些固有优势特性，以及在经过认证的3D打印机中打印医疗级PEEK的能力，使这种材料成为适用于医院或即时制造的3D打印PSI是很有吸引力的选择 。因此，该文章介绍了第一个在医院内部3D打印舟状骨假体的初步结果，该假体由通过材料挤出 (FFF) 3D 打印制造的医用级PEEK制成。 2、材料和方法 2.1、舟状骨假体的计算机辅助设计建模 解剖部门提供了一个没有退行性改变或创伤后改变保存完好的腕关节。多层CT扫描（Biograph mCT Flow™，西门子医疗解决方案美国公司，美国马尔文）被用于获取DICOM数据集。DICOM文件在经过医学认证的图像处理软件（Mimics®, Materialise, Leuven, Belgium）中进行处理，以生成舟状骨的3D体积重建模型。对生成的3D模型的表面进行平滑处理，并在CAD软件（3DS Geomagic Freeform®，Rock Hill，USA）中执行网格修复程序，如固定孔洞（图2）。最后，在舟状骨3D模型内部设计了一个弧形通道（图 3) 。最后将设计好的假体的CAD文件转换并保存为标准（STL）文件格式。 图2：舟状骨假体的表面光滑度：(a) 自然；(b) 填满的洞；(c) 最终平滑表面。 图3：舟状骨假体中弯曲通道的设计。 2.2、生物级PEEK 3D打印机 制作舟状骨假体的FFF 3D打印机是Apium M220，这是专门为PEEK医疗增材制造设计的桌面打印机。（Apium Additive Technologies GmbH，卡尔斯鲁厄，德国）。它旨在根据生物相容性标准在医院环境中生产PSI。该打印机采用了先进的温度管理系统，在打印过程中以逐层制造的方式控制温度。此外，为了防止污染，打印机中集成了持续流入的热气流，在制造过程中过滤3D打印部件周围的空气。 图4：生物级PEEK 3D打印机 2.3、医用级PEEK丝材 由于PEEK生物材料的物理特性，FFF 3D打印是一项挑战，通常需要迭代过程来打印测试样品。因此，从经济角度来看最初使用工业级1.75毫米PEEK长丝（Apium 4000 natural）进行PEEK舟状骨假体的打印可行性研究。一旦确定，就使用由Vestakeep® i4G树脂（Evonik Vestakeep®i4G树脂，Evonik Industries AG）开发的医疗级1.75毫米直径PEEK长丝来制造制造舟状骨假体。这种长丝是一种植入级材料，符合外科植入物用聚醚醚酮（PEEK）聚合物的标准规范。它是一种自然色、高粘度、高性能的PEEK聚合物，广泛用于长期植入式医疗器械。该材料以线轴上的长丝或圆柱形颗粒的形式直接供应，用于挤压（FFF）加工技术来制造PEEK长丝。医用级PEEK长丝的密度为1.30 g/cm³，熔化温度约为340°C，玻璃化转变温度为135-155°C。此外，该材料对伽马辐射具有很强的耐受性，抗水解稳定，适合高压灭菌。 图5：Evonik Vestakeep®-i4-3DF-T。 2.4、生物级PEEK 3D打印工艺参数 舟状骨假体的STL文件导入切片软件（Simplify 3D 4.0 版）。为了防止塌陷并确保其打印效果，在软件中的假体下方生成了临时支撑结构（图 6(a))。 图6：舟状骨假体在3D打印机构建平台上3D切片软件中的方向：（a）添加支撑结构；(b) 用选定的打印参数的生成G代码。 最后，STL文件用相应的打印参数进行数字切片，生成G代码文件, 随后被发送到3D打印机进行打印。用于浅色工业PEEK（Apium PEEK 4000）的打印参数与深色医用级PEEK长丝（Evonik Vestakeep®i4G 树脂）类似。为了增加舟骨假体和打印床之间的附着力，使用了集成在打印机软件中的自动筏式生成功能。 2.5、生物级PEEK 3D打印PEEK舟状骨假体打印参数 3、结果 每个舟状骨假体的总打印时间为1小时52分钟。打印完毕后，手动移除支撑结构，并修剪掉假体上的磨损痕迹。图7所示假体的打印件没有进一步的后期处理。左边的舟状骨假体（浅色）是用工业级PEEK长丝（Apium 4000）打印的，而右边的假体是用医疗级可植入PEEK生物材料（Evonik Vestakeep® i4 G树脂）打印的。在测试部件中没有发现黑色斑点的形成或变色（不当的结晶）。与工业级3D打印PEEK舟状骨假体不同，医疗级PEEK打印版本的表面没有出现经典的＂FFF阶梯式＂现象。此外，关节面和通道口的边缘更光滑，这对于与软骨衔接并以无摩擦方式引导肌腱移植必备的条件。 图7：由工业级（浅色）和医疗级（深色）PEEK制成的舟状骨假体：(a) 桡骨方面；(b) 尺骨方面；(c) 近端有通道的出口孔。 4、结论 实验结果表明增材制造生物相容性和可植入聚合物（例如 PEEK）的可能性，在研究案例中，证明在医院环境中可以生产更多关节植入物的复杂几何形状。 论文原文： https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7815413/ l 谷专栏 l 网站投稿 l 发送至2509957133@qq.com 材料中的微结构可以增强其性能，在复合材料中的定向夹杂物会在特定方向上产生更高刚度。类似地，对齐导电粒子可以产生各向异性的导电性。当夹杂物或颗粒浓度较高时，这些特性能够进一步增强，从而形成渗流网。例如，高浓度的定向BN微片导致复合材料沿定向方向具有超高热导率。类似地，在复合材料中定向陶瓷微片可以根据其取向调整其机械性能，包括磨损、硬度、刚度等。另外，局部微结构材料可以触发其他性能，如自组装，抗冲击性，强度和韧性等等。这种复杂的微结构可以从大自然中获得灵感，并利用它来创造新的多功能材料。自组装、湿法纺丝、真空过滤、离心、剪切、电、磁场等多种方法已用于微结构材料。然而，这些技术在局部微结构控制和宏观成形方面受到限制，通常一种方法只对一种类型的取向、成分和形状有效。为了通过微观结构、3D形状、时间和成本效益来获得具有设计性能的各种成分的材料，需要一种更通用的技术。 2023年，《Additive Manufacturing》期刊发表了南洋理工大学在连续3D打印微结构多功能材料方面的研究工作，论文标题为＂Continuous 3D printing of microstructured multifunctional materials＂。 在这项工作中，作者开发了一种磁辅助墨水直写方法(M-DIW)，该方法使用多孔基板作为打印床，连续打印具有高浓度磁性功能化各种化学微粒的液体浆液，以创建用于各种应用的微结构材料。首先，对打印策略进行了详细的描述，强调了重要的打印参数及其理论确定。其次，在气相二氧化硅控制的不同粘度背景液中，研究了磁响应氧化铝微片(mAl2O3)的动态排列规律。这可以更好地理解磁性排列和背景液体粘度之间的关系。随后，研究了含有4%气相二氧化硅和不同mAl2O3浓度的水性油墨，以找到一种具有最高微片浓度的定向油墨和另一种可打印且可定向的油墨。在确定含有20 wt% mAl2O3的油墨满足要求后，微结构材料被连续3D打印并多层打印。这些打印品可以变成具有各向异性性能的陶瓷，如弯曲强度、磁响应和自成形能力。最后，为了证明M-DIW是一种通用方法，使用相同的策略开发了一种含有磁响应石墨微片的油墨，并用它打印具有各向异性和高导电性的微结构复合材料。这种方法为制造具有定制和增强性能的多功能材料和器件提供了许多机会。 内容简介 为了使用DIW实现连续3D打印，在外部磁场定向二维微片的同时，墨水和打印过程应适当设计(如图1所示)。首先，墨水应包含磁响应颗粒，当施加低磁场时，颗粒应双轴对齐。其次，油墨应通过薄喷嘴挤出。第三，墨水应在短时间内凝固，以允许多层打印，同时仍有足够的时间让悬浮在墨水中的微片磁定向。因此，墨水应该满足拮抗的要求：它应该足够粘稠，可以挤压和构建(即，可打印)，同时足够液态，可以让微片与磁场对齐。 图1M-DIW策略 图2100mT旋转磁场作用下mAl2O3微片的对齐 为了验证磁对齐如预测的那样发生，从电子显微图而不是光学图像中测量了DL/DW的比值（图3C）。排列方向被设置为使微片相对于水平基板的垂直方向。之所以选择这个方向，是因为它是最不易获得的重力和流体动力力。油墨被手工沉积在多孔基板上，垂直定向，然后保持干燥。正如预测的那样，除了含有35 wt%微片的油墨外，所有的油墨都可以对齐（见图3c中的插入物）。 图3用14 vol% SPIONs涂覆mAl2O3微片优化M-DIW油墨 为了证明3D打印部分的微观结构控制是有效的，作者使用了含有20 wt% mAl2O3的墨水，并在打印过程中调整旋转磁场的方向(图4)。在第一层以上的打印层上，可以实现水平对齐的微片和垂直对齐的微片，其基面垂直于打印方向(图4A)。对齐的质量与没有3D打印的情况相似，DL/DW为1.9。由于微结构依赖于外部磁场，可以实现任何微片的三维定向。虽然目前的M-DIW装置将磁铁固定在电机上并连接到喷嘴上，但更先进的装置可能包括一个可远程编程旋转角度的磁铁。磁控制也可以包含在加载到3D打印机的CAD文件中。虽然作者还没有这样的自动化，但仍然可以手动改变磁取向，以证明可以在打印部件中获得局部取向，层之间(图4B)以及单层内(图4C)。在排列良好的区域之间可以观察到一些约100微米的不对齐片段。这些不对齐的区域归因于手动改变磁铁的方向。因此，含20wt % mAl2O3的油墨是M-DIW的优良油墨。有趣的是，作者发现含有15 wt% mAl2O3的油墨在10 Pa.s左右的零剪切下粘度很低，但也可以打印。 图4用含有20wt % mAl2O3和4wt % SiO2的水性油墨获得3D打印的微结构 图5介绍了使用含有20wt %氧化铝加4%气相二氧化硅油墨获得的微结构陶瓷的一些性质。M-DIW可以有效地用于生产具有局部微结构的陶瓷复合材料，以增强其力学性能或创造不同寻常的形状。得益于M-DIW提供的大型微结构设计空间，可以探索各种结构，将3D打印方法提升到4D打印方法。 图5用M-DIW获得的微结构氧化铝陶瓷 为了使用M-DIW打印定向石墨基材料，采用了与氧化铝微片相同的方法来寻找最佳墨水成分，并测量了所获得材料的一些基本性能（如图6所示）。事实上，与Al2O3相比，石墨对SPIONs的吸附能力较差，SPIONs涂层不能进一步增加。然而，有趣的是，mGr微片可以与mAl2O3微片在相同的粘性溶液中排列。这可能是因为这些树脂-二氧化硅悬浮液的G′ 股市大底已探明，2023年将是新一轮牛市起点！（长文数据研究）很多时候我们入场不好，容易买贵，造成亏损。我们试图通过对市场底部的判断，来加强持股信心。沪深300指数底部探讨，2023年有望开启新一轮长牛！1股债利差到达历史底部区间我们把10年航天女英雄刘洋，家族非常优秀，舅舅身份显赫，大名鼎鼎刘洋是我国第一位登上太空的女航天员，她从小独立自信，性格倔强，在学习上从来没有让父母担心过，能够培养出如此优秀的孩子，离不开这个家族优秀的基因。刘洋的父亲是一名工程师助理，大家都知你的上网数据光明正大被偷走？互联网让世界成了地球村，中国网民数量已超11亿。互联网信息产业利益链有你知道的更有你不知道，光明正大地偷走你上网数据，大多数网民根本不知道。你的键盘永远有人在盯着验证上网数据是否被（3）sparkstreaming从kafka接入实时数据流最实现数据可视化（1）sparkstreaming从kafka接入实时数据流最终实现数据可视化展示，我们先看下整体方案架构（2）方案说明1）我们通过kafka与各个业务系统的数据对接，将各系统中的坚持喝牛奶和不喝牛奶，有何差别？上了年纪后，差距格外明显家庭健康守护官家庭健康是非常重要的，我们需要保证每个成员的身体健康，所以在各个方面都需要做到，满足身体的健康需求。我们身体健康的前提是需要饮食来提供，不仅要营养均衡，还需要注意保质12，罗马与米兰双雄的差距！意甲改写8年历史，穆帅被打脸导读第5轮惨败于乌迪内斯，让罗马即将跌出欧联区，所幸他们还有足够的时间重振旗鼓。在欧战中，穆里尼奥的球队并没有止住颓势，面对身价远不如己方的弱旅，罗马仍旧以失败者面目示人，也正式改四大名酒评选，五粮液为何没有上榜？揭秘名酒评选历史真相说起我国的好酒，不论是茅五泸，还是茅五剑，茅台第一，五粮液第二都是大家公认的事实。但是你知道吗？在新中国举办的第一届名酒评选上，竟然没有五粮液的名字。纵观我们现在叫得出口的名酒，无横看成岭侧成峰！博主用3D打印展现汉字之美，火了视频加载中现代快报讯当汉字变成立体的，会呈现出怎样的画面？两个立起来的汉字，正面看是美好，随着角度变换，美好二字逐渐显现为江苏。立体字旋转变化，山水浙江你好北京古韵山西宝岛台湾光影美国空手套白狼遇挫印度直言无利可图放弃加入印太贸易谈判财联社9月10日讯（编辑马兰）美国大张旗鼓想要建设的印太经济框架（IPEF）刚结束在洛杉矶的两天会议，但作为亚洲大国的印度表示，选择退出四大支柱之一的贸易谈判。印度也是赴美参会的1古罗马角斗竞技历史探寻与认知演进来源光明日报高福进上海交通大学马克思主义学院中国近现代史纲要教研室教授博士生导师。迄今发表各类论文一百余篇著述包括西方文化史论太阳崇拜与太阳神话一种原始文化的世界性透视地球与人类文青山资本潮牌的定义历史与机会图片来源视觉中国文青山资本让我们从一个问题开始，中国为什么没有出优秀的潮牌？中国元素与亚文化的简单结合不是潮牌。大家喜欢国潮，可能只会帮助某个品牌一时的销量，但不会从内心喜欢它，因 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