3D列印引領醫療領域發展再創新
前言
隨着技術的不斷進步及市場的快速增長，3D列印為醫 療領域提供的附加價值和應用創新，已獲得廣泛認可。 Rapidly growing, the medical industry continues to recognize the added value and innovations of 3D printing for a vast range of medical applications.
3D列印（增材製造）現在用於開發新型外科切割和鑽 孔導向器、整形外科植入物和假肢，以及製造為患者定 制的骨骼、器官和血管複製品。該技術增強了一些設備 的設計和植入性能。所有這些增強功能都提升了3D打 印在醫療行業中的重要作用。利用該技術定制產品，除 了可提高患者舒適度外，還可改善醫療專業人員對患者 的理解。
醫療保健的個性化特性意味着3D列印是醫療行業的理 想解決方案。採用3D列印不是為了製造數千個相同的 部件，而是製造適合患者特定解剖結構的假肢和矯正裝 置，從而提高其有效性。現在，幾個小時內就可迭代設 計醫療工具，列印新的樣件作評估。快速反饋則可加速 設計開發過程。初期的列印部件也可用於臨床試驗。
此外，3D列印的優點之一是適合小批量生產，這意味 着不再需要昂貴的模具或機械加工過程。此外，利用一 些3D列印技術，現在能夠在單次列印過程中，列印由不同材料製成的模型，使模型配備代表骨骼、器官和 軟組織的不同部分。醫用級高性能材料的開發，對於 3D列印在醫療行業中的應用起着至關重要的作用， 以下是其中一些最新發展。
植入級創新PEEK長絲
贏創開發的PEEK長絲，可用作植入物的3D列印材 料。贏創（Evonik）開發了一種基於PEEK（聚醚醚酮） 的聚合物長絲，該材料具有植入級質量，可用作植入 物的3D列印材料。這種高性能材料可用於熔融纖維 線材（FFF）技術，並有望實現人體醫療植入物三維 塑料部件的增材製造。
新型 PEEK 長絲基於 VESTAKEEP i4 G，這是贏創製 造的高粘度植入級材料。該產品具有極好的生物相容 性、生物穩定性和X射線透明度，易於加工，多年來 已成為醫療技術應用的高性能材料，如用於脊柱植入 物、運動醫學和頜面外科。該公司還將為FFF技術提 供較便宜的PEEK長絲“試驗級”材料。此試驗級材 料具有與植入級材料完全相同的加工性能和產品機械 性能，但沒有醫療器械應用所需的審批檔。這為適應 用於高性能塑料的列印加工特性提供了一種經濟的選 擇。
直徑為1.75mm的自然色長絲纏繞在500g線軸上， 可直接用於PEEK材料標準的FFF 3D列印機。在 2019年第一季度，試驗牌號之後將推出VESTAKEEP i4 G的植入牌號，該牌號可以提供所需的大量批准檔。
新型生物相容性列印材料
沙特基礎工業公司的新型長絲適用於多種醫療器械。 沙特基礎工業公司（SABIC）在 NPE 2018 展會上推 出了三種新型3D列印長絲，其中兩種用於醫療領域： Ultem AMHU1010F 和 Lexan AMHC620F。這些材料 專為熔融沉積成型（FDM）工藝而設計，適用於樣品 製造和最終用途。兩種長絲均採用醫用級樹脂製成。 因此，它們包含在公司的醫療保健產品政策中，該政 策根據 ISO 10993 或 USP VI 級標準提供樹脂生物相 容性預評估，並擁有FDA藥物或器械主文件列表。
Ultem AMHU1010F 長絲是一種聚醚酰亞胺（PEI）產 品，具有高耐熱性。用生物相容性長絲列印的部件可 以使用γ射線、環氧乙烷（EtO）或高壓蒸汽進行滅 菌。其在1.5mm條件下可達到UL94 V-0要求，而在 3.0mm條件下則符合5VA要求。 Lexan AMHC620F 聚碳酸酯（PC）長絲呈白色，也 具有生物相容性，可以耐受γ射線或EtO滅菌。該長 絲在1.5mm條件下可達到UL94 HB等級。
ULTEM AMHU1010F 和 LEXAN AMHC620F 均具有優 異的機械性能，適用於多種醫療器械，包括概念模型 製造、功能性樣品製造和成品部件。它們非常適合製 造定制3D列印部件，例如手術器械、一次性裝置、 澆注產品和夾板。
碳纖維填充長絲
Novamid ID1030 CF10 設計用於列印更堅韌及更高 尺寸穩定性的結構部件。荷蘭皇家帝斯曼（Royal DSM）推出了用於3D列印的新型碳纖維填充牌號 PA6/66 長絲 Novamid ID1030 CF10。據介紹，儘管 碳纖維用量較低，僅為10％，遠低於大多數碳纖維填 充材料，但由其生產的功能性樣件和工業部件的性能 接近通常只能通過射出成型才能達到的性能，同時又 具有未增強塑料可簡單、快速列印的特性。
Novamid ID1030 CF10 3D 設計用於列印結構部件， 這些部件明顯更堅硬、更堅韌，具有更高的拉伸強度 和模量，高尺寸穩定性且無翹曲。
其優異的機械性能和光滑的外觀使之成為多種應用的 理想材料。這些應用需要在高溫下具有穩固的性能， 例如醫用牙箍和假肢。該材料可以在帶有硬化噴嘴的標準臺式FFF機器上打 印。測試結果表明，用戶運行列印機的速度能夠達到 未增強塑料的速度，同時實現更好的強度和韌性。Novamid ID 1030 CF10已經在幾個開放FFF平臺上進 行了測試，設有 1.75mm 和 2.85mm 兩種規格，捲繞 在環保紙板卷軸上，便於回收。
3D列印迎來新一輪增長浪潮
3D列印市場正在從小眾市場中崛起，預計將以較快 的速度增長。3D列印行業最近正向更加專業化的應 用領域發展，列印機製造商更是以特定應用的相關工 程領域為目標。 3D列印擁有一系列潛在的優點和創新機會，主要優 點是縮短交付週期、增大設計自由度、降低成本等。 由於快速的技術發展促進了更廣泛的應用，所以主流 行業對3D列印也越來越感興趣。
國際數據公司（IDC）“全球半年度3D列印支出指 南”的最新數據表明，到2021年，全球在3D列印方面的支出將達到近200億美元，五年複合年增長率 （CAGR）為20.5％。
IDC的報告指出，直至2021年，醫療保健產品將是第 二大產業，其2018年支出總額接近13億美元。牙科 和醫療支撐產品在未來五年也存在大幅增長的機會， 因為3D列印會更加主流化。
到2021年，在醫療保健產品提供商的推動下，牙科 用品和醫療支撐產品將成為第四和第五大應用領域。 這兩個應用領域中，支出增長最快的是組織/器官/ 骨骼（複合年增長率達56.6％）和牙科用品（複合年 增長率達36.9％）。
要點總結
．贏創植入級PEEK長絲有望實現人體醫療植入物的 塑料部件3D列印； ．SABIC的新型生物相容性長絲可製造手術器械、一 次性裝置和澆注產品等；
．帝斯曼碳纖維填充長絲可用於列印更硬、更堅韌的 結構件。■