在光敏樹脂里面加入藥物，UCL研究人員3D打印出防止耳朵發(fā)炎的助聽器

2020年11月5日，南極熊獲悉，倫敦大學學院(UCL)的研究人員3D打印出了抗菌助聽器，這種助聽器可以防止長期使用耳機導致的耳部感染。

通過數(shù)字光處理(DLP)方法制造的助聽器，裝載了兩種抗生素：環(huán)丙沙星和氟西諾龍，并由ENG 硬樹脂和柔性樹脂兩種聚合物樹脂制造。這項研究展示了光固化3D打印技術在制造具有抗菌性能的醫(yī)療設備方面的潛力。

△研究人員成功證明了在3D打印的助聽器中裝載兩種藥物的可能性

3D打印定制助聽器

根據(jù)比利時軟件和3D打印服務提供商Materialise的數(shù)據(jù)，目前全球約99%的定制助聽器都是通過3D打印制造的。

除了Materialise之外，EnvisionTEC、Formlabs和Sonova等全球制造商也已經(jīng)在3D打印助聽器和定制耳塞方面做了多年。

2017年，EnvisionTEC宣布與3D掃描和軟件公司3Shape建立新的合作關系，繼續(xù)提供3D打印的入耳式設備；而在CES 2018上，F(xiàn)ormlabs也與3Shape合作，展示了其Form 2 3D打印機和3Shape的Phoenix入耳式掃描儀的綜合能力，以制造定制化耳塞。

在2000年初開始使用3D打印機制造助聽器后，Sonova及附屬品牌Phonak每年生產數(shù)十萬臺定制助聽器。2017年，公司利用粉末床融合（PBF）金屬增材制造技術生產了首款鈦合金3D打印助聽器Virto B-Titanium。

澳大利亞聽力公司Blamey Saunders Hears推出了一款 "世界首創(chuàng) "的3D打印模塊化、可自我裝配的助聽器，并采用智能手機控制。項目的主要目的是消除與聽力損失相關的社會恥辱，Extel Technologies、墨爾本RMIT大學和斯威本大學也參與其中。

通過DLP技術制造助聽器

長期使用助聽器會改變耳道微生物群，增加真菌和細菌感染的風險。據(jù)UCL研究人員介紹，用局部抗生素治療耳部感染遠比單純的耳部清潔有效，然而具有抗生物膜特性的助聽器還沒有被真正開發(fā)出來。

因此，科學家們開始著手采用DLP 3D打印技術，為耳部感染患者制造載藥助聽器。如果成功，這種新型的藥物-設備組合可以幫助避免因感染而停用助聽器。藥物組合物選擇了環(huán)丙沙星和氟西諾酮丙酮，因為它們通常用于治療耳部感染。

光敏樹脂溶液的制備方式是：將柔性樹脂和ENG硬樹脂與12%環(huán)丙沙星和0.5%氟西諾酮丙酮混合。

然后將所得的樹脂溶液裝入Kudo3D Titan 2 HR 3D打印機中，然后使用相應的3D模型數(shù)據(jù)打印助聽器，模型數(shù)據(jù)是從兩名志愿者的右耳中采集的。打印完成后，將助聽器用異丙醇清洗，并在60℃的紫外可見光下固化一小時。

在測試過程中，載藥助聽器表現(xiàn)出高效的抗生物膜活性，完全抑制了設備表面細菌的生長。另外，DLP 3D打印的載藥盤可持續(xù)釋放環(huán)丙沙星和氟西諾酮丙酮7天以上，此后繼續(xù)釋放的速度要慢得多。耳朵的炎癥，一般需要一到兩周的藥物治療，這表明研究人員的藥物加載裝置將在所需時間段內提供有效的治療。

(A)助聽器的3D掃描數(shù)據(jù)；使用(B)ENG硬樹脂和(C)柔性樹脂的DLP 3D打印助聽器，圖片來自ScienceDirect

載藥助聽器的意義

通過這項研究，UCL的研究人員成功地證明了，將治療耳部感染的滴耳液藥物融入DLP 3D打印助聽器的能力，以預防和治療生物膜相關感染。

DLP工藝使得助聽器能夠進行個性化定制，以符合患者的耳朵解剖結構。與模塑等其他制造方法相比，DLP 3D打印在生產量較少的情況下具有成本效益，避免了制作模具所額外需要的機械、材料和人工成本。

科學家們現(xiàn)在正試圖研究DLP 3D打印與人工耳蝸結合的可行性，這項研究也可以擴展到用各種不同的設備，以治療其他疾病，實現(xiàn)更高水平的個性化治療。

完整的研究可以在ScienceDirect雜志上發(fā)表的題為 "Anti-biofilm multi drug-loaded 3D printed hearing aids"的論文中找到。該研究由M. Vivero-Lopez、X. Xu、A. Muras、A. Otero、A. Concheiro、S. Gaisford、A. Basit、C. Alvarez-Lorenzon和A. Goyanes共同撰寫。