光敏樹脂加藥物，科學(xué)家3D打印防止耳朵發(fā)炎的助聽器
發(fā)布時(shí)間：
2023-01-11 12:37
2020年11月5日，南極熊獲悉，倫敦大學(xué)學(xué)院(UCL)的研究人員3D打印出了抗菌助聽器，這種助聽器可以防止長期使用耳機(jī)導(dǎo)致的耳部感染。
通過數(shù)字光處理(DLP)方法制造的助聽器，裝載了兩種抗生素：環(huán)丙沙星和氟西諾龍，并由ENG 硬樹脂和柔性樹脂兩種聚合物樹脂制造。這項(xiàng)研究展示了光固化3D打印技術(shù)在制造具有抗菌性能的醫(yī)療設(shè)備方面的潛力。
根據(jù)比利時(shí)軟件和3D打印服務(wù)提供商Materialise的數(shù)據(jù)，目前全球約99%的定制助聽器都是通過3D打印制造的。
除了Materialise之外，EnvisionTEC、Formlabs和Sonova等全球制造商也已經(jīng)在3D打印助聽器和定制耳塞方面做了多年。
2017年，EnvisionTEC宣布與3D掃描和軟件公司3Shape建立新的合作關(guān)系，繼續(xù)提供3D打印的入耳式設(shè)備；而在CES 2018上，F(xiàn)ormlabs也與3Shape合作，展示了其Form 2 3D打印機(jī)和3Shape的Phoenix入耳式掃描儀的綜合能力，以制造定制化耳塞。
在2000年初開始使用3D打印機(jī)制造助聽器后，Sonova及附屬品牌Phonak每年生產(chǎn)數(shù)十萬臺定制助聽器。2017年，公司利用粉末床融合（PBF）金屬增材制造技術(shù)生產(chǎn)了首款鈦合金3D打印助聽器Virto B-Titanium。
澳大利亞聽力公司Blamey Saunders Hears推出了一款 "世界首創(chuàng) "的3D打印模塊化、可自我裝配的助聽器，并采用智能手機(jī)控制。項(xiàng)目的主要目的是消除與聽力損失相關(guān)的社會(huì)恥辱，Extel Technologies、墨爾本RMIT大學(xué)和斯威本大學(xué)也參與其中。
長期使用助聽器會(huì)改變耳道微生物群，增加真菌和細(xì)菌感染的風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)UCL研究人員介紹，用局部抗生素治療耳部感染遠(yuǎn)比單純的耳部清潔有效，然而具有抗生物膜特性的助聽器還沒有被真正開發(fā)出來。
因此，科學(xué)家們開始著手采用DLP 3D打印技術(shù)，為耳部感染患者制造載藥助聽器。如果成功，這種新型的藥物-設(shè)備組合可以幫助避免因感染而停用助聽器。藥物組合物選擇了環(huán)丙沙星和氟西諾酮丙酮，因?yàn)樗鼈兺ǔＳ糜谥委煻扛腥尽?/span>
樹脂溶液的制備方式是：將柔性樹脂和ENG硬樹脂與12%環(huán)丙沙星和0.5%氟西諾酮丙酮混合。
然后將所得的樹脂溶液裝入Kudo3D Titan 2 HR 3D打印機(jī)中，然后使用相應(yīng)的3D模型數(shù)據(jù)打印助聽器，模型數(shù)據(jù)是從兩名志愿者的右耳中采集的。打印完成后，將助聽器用異丙醇清洗，并在60℃的紫外可見光下固化一小時(shí)。
在測試過程中，載藥助聽器表現(xiàn)出高效的抗生物膜活性，完全抑制了設(shè)備表面細(xì)菌的生長。另外，DLP 3D打印的載藥盤可持續(xù)釋放環(huán)丙沙星和氟西諾酮丙酮7天以上，此后繼續(xù)釋放的速度要慢得多。耳朵的炎癥，一般需要一到兩周的藥物治療，這表明研究人員的藥物加載裝置將在所需時(shí)間段內(nèi)提供有效的治療。
(A)助聽器的3D掃描數(shù)據(jù)；使用(B)ENG硬樹脂和(C)柔性樹脂的DLP 3D打印助聽器，圖片來自ScienceDirect
通過這項(xiàng)研究，UCL的研究人員成功地證明了，將治療耳部感染的滴耳液藥物融入DLP 3D打印助聽器的能力，以預(yù)防和治療生物膜相關(guān)感染。
DLP工藝使得助聽器能夠進(jìn)行個(gè)性化定制，以符合患者的耳朵解剖結(jié)構(gòu)。與模塑等其他制造方法相比，DLP 3D打印在生產(chǎn)量較少的情況下具有成本效益，避免了制作模具所額外需要的機(jī)械、材料和人工成本。
科學(xué)家們現(xiàn)在正試圖研究DLP 3D打印與人工耳蝸結(jié)合的可行性，這項(xiàng)研究也可以擴(kuò)展到用各種不同的設(shè)備，以治療其他疾病，實(shí)現(xiàn)更高水平的個(gè)性化治療。
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