技術名稱 3D列印生物活性玻璃基生醫材料之開發
計畫單位 國立臺灣科技大學
技術簡介
生物活性玻璃為一具有優異生物活性、生物相容性和可降解性之人工合成移植骨,近年已成為至關重要的骨填充材料,如:載具、骨釘等,並廣泛應用於骨科或牙科等醫療領域。本技術簡介著重於粉體之製備,不僅已成功製成各種形貌的粉末顆粒,亦達到初步量產之階段。而為因應現今生醫材料產業蓬勃發展之趨勢,極力開發並製備種類與形貌多樣性的生物活性玻璃。
又,為配合市場對骨替代材料的特性所需,目前本研究團隊已具備純熟的技術可合成不同配比的前驅物之生物活性玻璃,以添加不同的改質材料於生物活性玻璃中為例,分別於其中添加鎂、氧化石墨烯,量測其性質後,添加鎂者,成功增加與活體的生物相容性;添加氧化石墨烯者,不只有效提升機械強度,更將抗菌效果增加至98.5%。
然,3D列印技術可依照個體獨立性的外觀結構來進行器材製作,以達到高匹配及抗菌性的效果。故,為使上述之生物活性玻璃粉末能提高其使用效能及擴大其應用領域,故將其與3D列印技術進行搭配並輔助應用。以醫療方面為例,藉由3D列印技術於傷患骨折處或細菌叢生的傷口處,仰賴個體的形狀差異性並結合抗菌性,製備智慧型穿戴護具、牙齒、骨折醫療支撐架等器材。
科學突破性
使用噴霧熱裂解法與噴霧乾燥法可以穩定製備各種形貌的生物玻璃粉末顆粒
產業應用性
近年來本研究團隊更與國立交通大學及工業技術研究院共同合作開發金屬複合材料製造仿生錐弓螺絲。由於全球有為數不少的脊椎病變患者,其治療過程中最關鍵的一環是利用錐弓螺釘系統來固定骨骼。根據臨床追蹤與醫師門診經驗指出大約2.5成的病患出現錐弓螺絲鬆脫或斷裂之情形,另約有5成的病患於兩年內有脊椎節段退化之狀況。上述情況主要在於錐弓螺絲材料與結構設計不良,而產生應力遮蔽效應及使用頻率不高而退化。為避免陶瓷在植體內部形成缺陷,故配合精密3D列印技術將陶瓷印製於植體表面。藉由測試不同配比的生物活性玻璃,獲得最佳流動性之粉末以製造出最適當結構強度的異質非均勻之植體,進而降低應力遮蔽效應之發生機率。         此外,本研究環境設有噴物乾燥機(Spray dryer)之儀器可供未來由噴霧熱裂解法(Spray pyrolysis)所研發出的不同型貌、多種成分等雛形進行量產。