3D列印

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INNOTERE GmbH

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通过使用INNOTERE的骨水泥糊技术，我们的主要研发主题之一是具有多种形状的支架的设计和3D打印。3D打印技术和*的浆糊特性可精确定制终产品的尺寸和孔隙率。在打印过程之后，通过在低温下应用特殊的固化程序来固化样品，这可以防止出现皱纹。由于特殊的固化程序，终材料主要由纳米晶，缺钙的羟基磷灰石组成，它具有高度的生物相容性，并且在中性和碱性介质中具有生物降解性和化学稳定性。

基于我们创新的3D打印技术，我们能够生产具有多种可调节功能的样品和支架：

• 基于合成磷酸钙相的材料

• 可被细胞活动降解和吸收

• 二维或三维设计

• 单个形状（立方，圆柱，自由形状等）

• 等距或各向异性线排列

• 线束直径从0.25mm到1mm

• 可变的互连孔隙率（各向同性或各向异性）

• 可选的无菌包装和伽马射线

我们的3D打印样本的典型应用是：

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• 参考样品（化学和结构确定，非常适合定量和显微镜检查）

• 用于细胞培养和灌注系统（2D，3D）的支架，完美适合标准组织培养孔板

• 涂料基材，化学改性，表面改性

• 过滤装置

• 简单的2D构建物，可对复杂的支架进行生化预研究，以进行体内研究

• 从原型到中试规模的适应性工作流程

特刊

• 锶（II）和机械负载可增加磷酸钙支架中的骨形成。Reitmaier S，Kovtun A，Schuelke J，Kanter B，Lemm M，Hoess A，Heinemann S，Nies B，Ignatius A 骨科研究杂志2017

• 生长因子负载的磷酸钙水泥支架的3D绘图。Akkineni AR，Luo Y，Schumacher M，Nies B，Lode A，Gelinsky M  Acta Biomaterialia 2015

• 3D打印的TCP / HA结构的中期功能，作为用于垂直骨增强的新型骨诱导支架：通过BMP-2激活进行的模拟。Moussa M，Carrel JP，Scherrer S，Cattani-Lorente M，Wiskott A，Durual S Materials 2015

• 3D打印的TCP / HA结构作为用于垂直骨增强的新型骨传导支架。Carrel JP，Wiskott A，Moussa M，Rieder P，Scherrer S，Durual S 临床口腔种植研究2014

• 通过在温和条件下对糊状磷酸钙骨水泥进行三维绘图来制造多孔支架。Lode A，Meissner K，Luo Y，Sonntag F，Glorius S，Nies B，Vater C，Despang F，Hanke T，Gelinsky M  组织工程学与再生医学杂志2014

• 在温和条件下通过多通道3D绘图制作的井井有条的双相磷酸钙-海藻酸盐支架。Lou Y，Lode A，Sonntag F，Nies B，Gelinsky M  材料化学学报B 2013

磷酸钙镁

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与常规磷酸钙水泥（CPC）相比，磷酸钙镁水泥（MgCPC）具有高机械强度，降解潜力以及生物活性的特点。因此，它们似乎是具有高负荷和重塑率的医学适应症的合适材料。在这种情况下，我们的研究重点是开发基于一般成分为CaxMg（3-x）（PO4）2（0≤x≤3）的MgCPC水泥的骨替代材料。这些水泥的Mg / Ca比例是可调节的，并允许以可重现的方式控制水泥的性能，例如设定动力学，机械强度和降解性能。

基于创新的水泥材料和INNOTERE的浆料技术，我们近开发了一种即用型MgCPC浆料，可显着改善施工过程中的处理性能。糊剂的固化反应仅在与水相接触或混合后才开始。传统粉末-液体-水泥系统所需的复杂混合程序变得多余。此外，水泥浆是3D打印应用的理想选择。 

材料开发是我们利用磷酸钙镁水泥的*性能对我们的磷酸钙基产品线（INNOTERE Paste-CPC，INNOTERE 3D支架）的扩展。

特刊

• 球形磷酸铵镁颗粒的制备和细胞相容性。Christel T，Geffers M，Klammert U，Nies B，HößA，Groll J，KüblerAC，Gbureck U Mater Sci Eng C Mater Biol Appl 2014 

生物技术应用

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除了它们在骨替代领域中的应用外，磷酸钙和/或镁镁似乎也可用于生物技术应用。生物相容性，高化学稳定性（尤其是在中性和碱性环境下）以及机械强度使其成为固定化酶，催化剂甚至微生物的理想支撑材料。一旦固定下来，就可以保护生物活性成分不受外界影响，例如剪切力和化学物质以及冲洗作用。

目前，我们正在从事一项旨在开发可有效去除废水中内分泌微量元素的物质系统的研究项目。为此，基于INNOTERE的创新粘贴技术的3D打印大孔磷酸钙支架被用于固定生物催化酶。所得的支架可用作具有高度互连孔隙率的经济高效的过滤系统，可实现理想的灌注，从而实现有效的酶-底物相互作用。

PMMA骨水泥

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基于PMMA的骨水泥是植入后直接与骨骼组织直接接触的zui常见生物材料之一，并且越来越多地用于骨质疏松性骨折（尤其是椎骨成形术）的微创稳定化。但是，大多数常规骨水泥并未针对骨折性骨质疏松骨的微创治疗进行优化。已知的缺点是由于凝固过程中粘度的变化，有限的注射窗口，狭窄的施用窗口和与骨质疏松性骨的生物力学失配而导致的有限的可注射性，复杂和不可靠的处理性能。此外，PMMA骨水泥通常分别显示较差的生物活性或缺少骨导电性，这阻止了植入的材料主动整合到骨骼中。

因此，我们的活动集中于适用于许多临床相关适应症的易于注射的生物活性聚合物骨水泥的新配方，特别强调在骨质疏松性骨折中微创应用的要求。

INNOTERE的一项创新开发成果是即用型2糊PMMA水泥系统，该系统在手术过程中的处理性能得到了显着改善。它基于分别存储在双腔注射器中的两种糊剂成分。借助于静态混合器，两种组分都可以在操作侧直接混合，从而引发水泥固化反应。创新的材料系统具有以下特点：

• 施工期间水泥粘度恒定

• 无限的应用时间，也可以中断手术程序

• 大大减少了单体蒸气的释放

此外，该水泥体系包括用于施加PMMA水泥的所有必需组分（水泥，混合系统，涂抹器），因此与常规的丙烯酸骨水泥相比更便宜。

INNOTERE的另一项创新是基于生物活性PMMA的骨水泥，与传统的未改性PMMA骨水泥相比，它具有更高的骨亲和指数，表明其生物活性大大提高。此外，我们可以证明我们的生物活化概念不会破坏重要的材料性能，例如力学性能（抗压强度，弯曲强度），固化反应（生面团和固化时间，硬化温度）和单体释放。我们成功地对几种商用PMMA骨水泥进行了生物活性改性，这表明该技术具有普遍适用性。

特刊

• 在兔子的承重模型中对具有不变机械性能的基于生物活性PMMA的骨水泥进行体内评估。Fottner A，Nies B，Kitanovic D，SteinbrückA，Hausdorf J，Mayer-Wagner S，Pohl U，Jansson V J Biomater Appl 2015

• 用添加剂改性的PMMA骨水泥的理化和细胞生物学特性可提高其生物活性。Wolf-Brandstetter C，Roessler S，Storch S，Hempel U，Gbureck U，Nies B，Bierbaum S，Scharnweber D J Biomed Mater Res B Appl Biomater 2013

• 生物活化的PMMA水泥的力学性能和药物释放行为。Vorndran E，Spohn N，Nies B，RößlerS，Storch S，Gbureck U J Biomater Appl 2012

生物活性复合材料

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下一代骨替代生物材料结合了生物活性和生物可吸收材料的特征，有望激活组织再生的体内机制，并促进再生组织替代植入物。这种方法的关键要素是通过组合不同种类的生物材料来模仿天然组织的结构，物理和化学性质。

目前，我们参与了一个旨在开发高度定向的具有生物活性的胶原蛋白支架以治疗骨缺损的项目。创新的材料方法是基于结合支架的结构特征以诱导引导的细胞生长以及掺入生物活性微粒以实现骨骼形成和骨骼重塑过程的同步。在该项目中，INNOTERE主要负责研究新的合成路线，以生产具有确定的尺寸和化学组成的磷酸钙或硅酸盐微粒。