विघटनीय पॉलिएस्टर सामग्री और 3डी प्रिंटिंग प्रौद्योगिकी का एकीकरण और नवाचार

विघटनीय पॉलिएस्टर सामग्री:डिग्रेडेबल पॉलिएस्टर सामग्री बायोडिग्रेडेबल पॉलिमर सामग्री का एक वर्ग है, जिसे धीरे-धीरे प्राकृतिक वातावरण में या जीवों के एंजाइमेटिक हाइड्रोलिसिस के माध्यम से छोटे अणुओं में विघटित किया जा सकता है, और अंततः जीवों द्वारा अवशोषित किया जा सकता है या शरीर से छुट्टी दे दी जा सकती है। इस तरह की सामग्री में इसकी अच्छी जैव-संगतता, विघटनशीलता और प्रसंस्करण प्रदर्शन के कारण चिकित्सा क्षेत्र में व्यापक अनुप्रयोग संभावना है।

सामान्य विघटनीय पॉलिएस्टर सामग्री:पॉलीएलैक्टिक एसिड (पीएलए), पॉलीग्लाइकोलिक एसिड (पीजीए), पॉलीε-कैप्रोलैक्टोन (पीसीएल), पॉलीट्रिमेथिलकार्बोनेट (पीटीएमसी), पॉलीप-डाइसाइक्लोहेक्सानोन (पीपीडीओ) इत्यादि शामिल हैं। इन सामग्रियों के अपघटन चक्र, यांत्रिक गुणों और हाइड्रोफिलिसिटी को विभिन्न चिकित्सा आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए विभिन्न मोनोमर अनुपातों और कोपोलिमराइजेशन विधियों द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है। 3डी प्रिंटिंग तकनीक के साथ संयुक्त अपघटनीय पॉलिएस्टर सामग्री व्यक्तिगत चिकित्सा अनुकूलन में बड़ी क्षमता दिखाती है, रोगियों, शल्य चिकित्सा गाइड आदि की जरूरतों को पूरा करने वाले जटिल चिकित्सा प्रत्यारोपण का सटीक रूप से निर्माण कर सकती है, साथ ही सटीक चिकित्सा प्राप्त करने के लिए, कार्य पूरा होने के बाद सामग्री को शरीर द्वारा अवशोषित किया जा सकता है, माध्यमिक सर्जरी के जोखिम को कम कर सकता है, और रोगियों के पुनर्वास को बढ़ावा दे सकता है।

प्रथम, चिकित्सा प्रयोजनों के लिए विघटनीय पॉलिएस्टर सामग्रियों का व्यक्तिगत अनुकूलन

व्यक्तिगत कार्यान्वयन

1. मोनोमर अनुपात और सहबहुलकीकरण विधि:

अपघटनीय पॉलिएस्टर सामग्रियों के मोनोमर अनुपात और सहबहुलकीकरण मोड को समायोजित करके अपघटनीय पॉलिएस्टर सामग्रियों की अपघटन अवधि, यांत्रिक गुणों और हाइड्रोफिलिसिटी को ठीक से नियंत्रित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, पॉलीलैक्टिक एसिड (पीएलए) और पोलε-कैप्रोलैक्टोन (पीसीएल) के सहबहुलक पीएलसीएल पीएलए और पीसीएल के अनुपात को बदलकर सामग्री की अपघटन दर और यांत्रिक गुणों को नियंत्रित कर सकते हैं।

2. आणविक श्रृंखला संरचना डिजाइन: 

बहुलक की आणविक श्रृंखला संरचना डिजाइन जैसे आणविक भार आकार और वितरण चौड़ाई, अंत संशोधन, ब्लॉक, शाखा, क्रॉसलिंकिंग, हाइपरब्रांच्ड, आदि, सामग्री के गुणों को और अधिक नियंत्रित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, पॉलीलैक्टिक एसिड की ताकत और कठोरता को नमनीय श्रृंखला खंडों को पेश करके या क्रॉस-लिंक्ड नेटवर्क का निर्माण करके सुधारा जा सकता है।

3. एकत्रीकरण संरचना नियंत्रण: 

पॉलिमर की एकत्रीकरण संरचना जैसे अभिविन्यास और क्रिस्टलीकरण को नियंत्रित करके, सामग्रियों के क्षरण चक्र और यांत्रिक गुणों को नियंत्रित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, ड्राफ्ट अभिविन्यास के माध्यम से रेशेदार क्रिस्टल बनाने के लिए पीएलए को प्रेरित करके यांत्रिक आत्म-सुदृढ़ीकरण प्राप्त किया जा सकता है। पीएलए सामग्रियों के क्षरण चक्र को न्यूक्लियेटिंग एजेंटों के साथ पीएलए सामग्रियों की क्रिस्टलीयता को समायोजित करके नियंत्रित किया जा सकता है।

4. सम्मिश्रण डिजाइन: 

विषम प्रणाली की बनावट संरचना को मिश्रण और अन्य तरीकों से डिजाइन किया जा सकता है ताकि विघटनीय पॉलिएस्टर सामग्रियों के प्रदर्शन को प्रभावी ढंग से नियंत्रित किया जा सके। उदाहरण के लिए, विघटनीय पॉलिएस्टर कंपोजिट की यांत्रिक शक्ति और जैविक गतिविधि को बायोएक्टिव अकार्बनिक नैनोमटेरियल के मिश्रण से बेहतर बनाया जा सकता है। विकसित करने योग्य सामग्री को मिश्रित करके, विकसित करने योग्य पॉलिएस्टर सामग्री को विकसित करने योग्य प्रभाव दिया जा सकता है।

वैयक्तिकृत अनुप्रयोग उदाहरण

1. ऊतक इंजीनियरिंग और पुनर्योजी चिकित्सा: 

डिग्रेडेबल पॉलिएस्टर सामग्री का उपयोग 3डी प्रिंटेड टिशू इंजीनियरिंग स्टेंट तैयार करने के लिए किया जा सकता है, जिसे रोगियों की विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुसार वैयक्तिकृत किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, सामग्री की गिरावट दर और यांत्रिक गुणों को समायोजित करके, रोगी के ऊतक से मेल खाने के लिए एक मचान तैयार किया जा सकता है, जिससे ऊतक पुनर्जनन और मरम्मत को बढ़ावा मिलता है।

2. सर्जिकल एड्स: 

3डी प्रिंटिंग तकनीक से सर्जिकल एड्स, जैसे सर्जिकल गाइड, सर्जिकल मॉडल आदि का निर्माण भी किया जा सकता है। ये उपकरण डॉक्टरों को सर्जरी से पहले सिमुलेशन और योजना बनाने में मदद कर सकते हैं, जिससे सर्जिकल सटीकता और सुरक्षा में सुधार हो सकता है।

3. बायोडिग्रेडेबल चिकित्सा उपकरण: 

बायोडिग्रेडेबल स्टेंट जैसे उपकरण शरीर में प्रत्यारोपित होने के बाद धीरे-धीरे विघटित हो सकते हैं, जिससे पारंपरिक धातु स्टेंट के कारण होने वाले दीर्घकालिक जोखिमों से बचा जा सकता है। साथ ही, बायोडिग्रेडेबल स्टेंट का व्यक्तिगत डिज़ाइन रोगी की संवहनी संरचना के लिए बेहतर रूप से अनुकूल हो सकता है और उपचार प्रभाव में सुधार कर सकता है।

बायोमेडिकल सामग्रियों के क्षेत्र में पीसीएल, पीएलए और पीएलसीएल की अपनी-अपनी विशेषताएं हैं। पीसीएल में अच्छी जैव-संगतता, नियंत्रणीय गिरावट और उत्कृष्ट यांत्रिक गुण हैं। हालांकि, गिरावट की दर धीमी है और ताकत अपेक्षाकृत कम है। पीएलए में पूर्ण जैव-निम्नीकरण, अच्छा प्रसंस्करण प्रदर्शन और उच्च यांत्रिक शक्ति है। लेकिन भंगुरता बड़ी है, गिरावट की दर बहुत तेज हो सकती है।

पीएलसीएल में पीसीएल की कठोरता और पीएलए की ताकत का संयोजन है, इसमें नियंत्रणीय गिरावट चक्र, उत्कृष्ट यांत्रिक गुण और अच्छी जैव-संगतता है। यह विभिन्न ऊतक इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों जैसे उपास्थि की मरम्मत, तंत्रिका नलिका, संवहनी स्टेंट और हड्डी की मरम्मत के लिए उपयुक्त है। ऊतक इंजीनियरिंग में पीएलसीएल एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग तकनीक के अनुप्रयोग में महत्वपूर्ण लाभ और क्षमता है।

दूसरा, ऊतक इंजीनियरिंग में पीएलसीएल एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग प्रौद्योगिकी का अनुप्रयोग

1. बाह्य श्वासनली स्टेंट: 

शेप मेमोरी फ़ंक्शन वाली पीएलसीएल सामग्री का उपयोग 3डी प्रिंटिंग तकनीक के माध्यम से व्यक्तिगत आकार और आकार के साथ एक बाहरी श्वासनली स्टेंट तैयार करने के लिए किया जाता है। स्टेंट प्रत्यारोपण के बाद जल्दी से पूर्व निर्धारित आकार में वापस आ सकता है, श्वासनली के लिए स्थिर समर्थन प्रदान कर सकता है, और इसमें अच्छी जैव-संगतता और गिरावट है।

2. स्तन प्रत्यारोपण: 

व्यक्तिगत स्तन प्रत्यारोपण रोगी के स्तन के आकार और आकार की आवश्यकताओं के अनुसार अपघटनीय पॉलिएस्टर सामग्री का उपयोग करके तैयार किए जाते हैं। प्रत्यारोपण समय के साथ धीरे-धीरे विघटित होने में सक्षम होता है और अंततः शरीर द्वारा अवशोषित हो जाता है, जिससे पारंपरिक प्रत्यारोपण के साथ आने वाली दीर्घकालिक जटिलताओं से बचा जा सकता है।

3. अन्य चिकित्सा उपकरण: 

डिग्रेडेबल पॉलिएस्टर सामग्री का उपयोग व्यक्तिगत आर्थोपेडिक प्रत्यारोपण, कार्डियोवैस्कुलर इंटरवेंशनल डिवाइस, सोखने योग्य टांके और अन्य चिकित्सा उपकरण तैयार करने के लिए भी किया जा सकता है। इन उपकरणों को रोगियों की व्यक्तिगत आवश्यकताओं के अनुसार अनुकूलित किया जा सकता है, जिससे उपचार के परिणाम और रोगियों के जीवन की गुणवत्ता में सुधार होता है।

पॉलिमर सामग्री ने ऊतक इंजीनियरिंग में पीएलसीएल एडिटिव विनिर्माण प्रौद्योगिकी को सफलतापूर्वक लागू किया है, और मेडिकल 3 डी प्रिंटिंग वायर, जैविक 3 डी प्रिंटिंग और मेडिकल माइक्रोस्फीयर कच्चे माल के एसएलएस 3 डी प्रिंटिंग जैसे कई क्षेत्रों में विस्तार किया है।

तीसरा, विघटनीय जैव-चिकित्सा सामग्रियों का अनुप्रयोग

मेडिकल 3डी प्रिंटिंग तार

पीएलए मेडिकल वायर का 3डी प्रिंटिंग मैक्सिलोफेशियल बोन/स्कल रिपेयर, कार्टिलेज रिपेयर पोरस स्कैफोल्ड्स, वैस्कुलर स्कैफोल्ड्स आदि में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग मूल्य है। इसकी अच्छी बायोएब्जॉर्बेबिलिटी, उच्च शक्ति और लचीलापन, और अच्छी बायोकम्पैटिबिलिटी पीएलए 3डी प्रिंटेड लाइनों को चिकित्सा क्षेत्र में व्यापक रूप से उपयोग करती है। उदाहरणों में अवशोषित करने योग्य मैक्सिलोफेशियल बोन रिपेयर इम्प्लांट्स और पोरस बोन रिपेयर स्कैफोल्ड्स शामिल हैं।

एसएलएस 3डी प्रिंटिंग में मेडिकल माइक्रोस्फीयर का अनुप्रयोग

23 जुलाई, 2024 को शेन्ज़ेन गुआंगहुआ वेई कं, लिमिटेड और इसकी सहायक कंपनी शेन्ज़ेन जुशेंग बायोटेक्नोलॉजी कं, लिमिटेड द्वारा सफलतापूर्वक विकसित की गई एक मेडिकल 3डी प्रिंटिंग नियंत्रणीय माइक्रोस्फीयर तैयारी प्रक्रिया नामक तकनीक ने आधिकारिक तौर पर राज्य बौद्धिक संपदा कार्यालय की समीक्षा पारित की और राष्ट्रीय आविष्कार पेटेंट प्राधिकरण जीता। आविष्कार एक तैयारी प्रक्रिया विकसित करने पर केंद्रित है जो यह सुनिश्चित करता है कि मेडिकल 3डी प्रिंटिंग में उपयोग किए जाने वाले माइक्रोस्फीयर में एक नियंत्रणीय कण आकार और बायोडिग्रेडेशन दर हो।

तैयारी प्रक्रिया का मूल उद्देश्य माइक्रोस्फीयर के कण आकार और जैवनिम्नीकरण दर पर सटीक नियंत्रण प्राप्त करना है, जो चिकित्सा क्षेत्र में एसएलएस 3डी मुद्रण प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग के लिए मजबूत समर्थन प्रदान करता है।

1. दवा वितरण प्रणाली:

मेडिकल माइक्रोस्फीयर का उपयोग दवा वितरण प्रणालियों के लिए वाहक के रूप में किया जा सकता है, और विशिष्ट संरचनाओं और गुणों वाले माइक्रोस्फीयर को एसएलएस 3डी प्रिंटिंग तकनीक द्वारा सटीक रूप से तैयार किया जा सकता है। ये माइक्रोस्फीयर दवा सामग्री ले जा सकते हैं और शरीर में सटीक दवा रिलीज प्राप्त कर सकते हैं, जिससे दवा की प्रभावकारिता में सुधार होता है और साइड इफेक्ट कम होते हैं।

2. ऊतक इंजीनियरिंग मचान: 

एसएलएस 3डी प्रिंटिंग तकनीक का उपयोग बायोनिक संरचना और यांत्रिक गुणों के साथ ऊतक इंजीनियरिंग मचान तैयार करने के लिए किया जा सकता है। मचान के एक घटक के रूप में, मेडिकल माइक्रोस्फीयर कोशिका वृद्धि के लिए आवश्यक समर्थन और पोषण प्रदान कर सकते हैं और ऊतक पुनर्जनन और मरम्मत को बढ़ावा दे सकते हैं।

3. सेल कल्चर माइक्रोएनवायरनमेंट: एसएलएस 3डी प्रिंटिंग तकनीक के माध्यम से, माइक्रोपोर संरचना और जटिल ज्यामिति के साथ सेल कल्चर माइक्रोएनवायरनमेंट तैयार किया जा सकता है। माइक्रोएनवायरनमेंट के एक हिस्से के रूप में, मेडिकल माइक्रोस्फीयर सेल विकास के लिए आवश्यक अटैचमेंट पॉइंट और पोषक तत्व प्रदान कर सकते हैं और सेल कल्चर स्थितियों को अनुकूलित कर सकते हैं।

3डी बायोप्रिंटिंग

पीसीएल एक थर्मोप्लास्टिक पॉलिएस्टर है जिसमें अच्छी जैव-संगतता, अपघटनशीलता और यांत्रिक गुण होते हैं। पीसीएल कच्चे माल को विभिन्न 3डी प्रिंटिंग तकनीकों (जैसे फ्यूज्ड डिपोजिशन मॉडलिंग एफडीएम, सेलेक्टिव लेजर सिंटरिंग एसएलएस, आदि) द्वारा संसाधित किया जा सकता है ताकि जटिल संरचनाओं और कार्यों के साथ 3डी मुद्रित उत्पाद बनाए जा सकें।

पार्टिकल मेल्ट एक्सट्रूज़न बायोप्रिंटिंग में एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है, जिसमें पीसीएल कणों को पिघली हुई अवस्था में गर्म करना और फिर उन्हें एक नोजल के माध्यम से एक प्रिंटिंग प्लेटफ़ॉर्म पर परत दर परत 3D संरचना बनाने के लिए निकालना शामिल है। इस प्रक्रिया में विभिन्न चिकित्सा आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए उच्च परिशुद्धता, उच्च दक्षता और उच्च लचीलेपन के लाभ हैं।

1.ऊतक इंजीनियरिंग:

पीसीएल का उपयोग ऊतक इंजीनियरिंग मचान सामग्री के रूप में कोशिका वृद्धि और विभेदन का समर्थन करने और ऊतक मरम्मत और पुनर्जनन को बढ़ावा देने के लिए किया जा सकता है। बायोप्रिंटिंग तकनीक के माध्यम से, ऊतक मरम्मत और पुनर्जनन के लिए बेहतर समर्थन प्रदान करने के लिए जटिल संरचनाओं और कार्यों के साथ ऊतक इंजीनियरिंग मचान तैयार किए जा सकते हैं।

2. सर्जिकल योजना: 

पीसीएल कच्चे माल का उपयोग रोगियों के विशिष्ट भागों के 3डी मॉडल को प्रिंट करने के लिए किया जाता है, जिससे सर्जनों को सर्जिकल प्लानिंग और सिमुलेशन ऑपरेशन करने में मदद मिलती है। इससे सर्जिकल सटीकता और सुरक्षा में सुधार हो सकता है और सर्जिकल जोखिम कम हो सकते हैं।

3. चिकित्सा उपकरण और प्रत्यारोपण: 

पीसीएल कच्चे माल का उपयोग चिकित्सा उपकरणों और प्रत्यारोपणों के निर्माण के लिए भी किया जा सकता है, जैसे सर्जिकल गाइड, बोन पिन, बोन प्लेट आदि। इन चिकित्सा उपकरणों और प्रत्यारोपणों में अच्छी जैव-संगतता और यांत्रिक गुण होते हैं और ये विभिन्न चिकित्सा आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं।