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3D打印眼角膜
发布日期：2019-01-05 1521
因此，迫切需要进行人工角膜的研制。 目前人工角膜设计为光学镜柱和支架两部分，中央光学镜柱要求光学性能好，支架主要用来固定光学部件。 在人工角膜的设计中，较为成功的是Dohlman-Doan和Osteo-Odonto等，Dohlman-Doan人工角膜由于免疫排斥多次移植失败且术前无严重炎症者预后最好，而StevensJohnson综合症等预后较差。 Osteo-Odonto人工角角膜相对其他人工角膜的长期保留率高，但主要问题有术后视野受限，无法测量眼内压等。 其他人工角膜还有BIOKOP人工角膜、Seoul-type人工角膜、Cardona人工角膜等。 目前研究发现“镜柱-支架”型人工角膜存在镜柱和支架黏合困难，结合部强度较差，房水渗漏等缺点，此外，目前人工角膜都是按照相同参数进行制备的，但每个人的眼角膜是有差异性的，因此每个人的眼角膜是需要个性化定制的。 3D打印技术为人工角膜的研制提供了全新的手段，可以利用3D打印技术个性化性完成人工角膜光学中心和周边支架的打印，使其成为完整的一体化结构，解决镜柱和支架黏合困难，房水渗漏等问题。 使用3D打印技术可以让人工角膜光学部成为致密无孔隙结构，从而具有良好的透光性，不吸附细胞，无后膜形成。 同时使用3D打印技术也可以让人工角膜的周边支架成为海绵状多孔结构，使其具有合适的孔径大小，即具有一定的抗拉强度，不会引起缝合困难，且能支持细胞生长、增殖和基质分泌，能与宿主角膜愈合成一体。 人工角膜植入受体后，需要提供组织细胞生长所需的支撑介质与环境，因此，对3D打印人工角膜的设备和打印材料要求较高。 目前应用较多的3D打印设备有：光固化3D打印机（SLA）、选择性激光烧结打印机（SLS）及熔融沉积成型（FDM）打印机等。 其中，应用较广泛的是选择性激光烧结打印机（SLS），其采用分层叠加的成型原理，可将粉末材料打印成任何形状的物体，已成为医学界研究的重点。 激光选区烧结（SLS）以CO2激光器为热源，激光波长为10.6um，高分子材料对其吸收率较高，因此常用来制备个性化的医用植入体。 在打印材料的选择方面，适合激光选区烧结（SLS）的高分子材料有左旋聚乳酸（PLLA）、聚醚醚酮（PEEK）、聚乙烯醇（PVA）等，其中聚乙烯醇具有良好的生物相容性和柔韧性，可作为人工角膜打印的3D打印材料，具体信息可参考文献。 2.1建立并导入人眼视觉模型 采用CT扫描或MRI影像数据资料为基础采集眼角膜的三维数据，用CAD软件（比如Pro/E、UG、SolidWorks等）建立眼角膜的三维实体模型，再通过有关软件（如Mimic）利用特征数据点重构眼角膜的三维模型。 在建立模型时要尽量与患者的眼角膜匹配性趋于一致。 将构成的三维模型文件进行逐层切片，转化为三维打印系统能识别的STL文件，然后这些信息传送到3D打印机上。 当模型文件转换为STL格式文件时，可能会出现一些数据的丢失，需要使用Magics等软件进行模型数据修复。 2.2 3D打印机导入数据 将上述步骤得到的患者眼球模型数据导入计算机内，利用离散程序将模型进行切片处理，设计扫描路径，产生的数据将精确控制激光扫描器和升降平台的运动。 2.3 打印材料的准备 以选择性激光烧结打印机（SLS）为例，可选择打印材料为粒度为150um的聚乙烯醇粉末。 2.4实施3D打印 3D打印过程中关键是工艺参数的设置，工艺参数主要有激光功率、分层厚度、烧结温度等。 3D打印人工角膜是否符合植入标准还需进行一系列的检测，主要的检测指标有含水率，拉伸强度、折射率等。 3D打印技术特有的成型机理使得其广泛应用在各个行业。本文介绍了3D打印技术在医学界的应用，以人工角膜的制备为例，详细讲解了3D打印技术在人工角膜制备中的应用。3D打印技术有效解决了传统“镜柱-支架”型人工角膜存在的问题，并可根据不同人的眼角膜进行个性化定制，具有广泛的应用前景。
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