智能超材料植入物

开发由超摩擦材料制成的创新脊柱植入物的研究项目,这些植入物利用脊柱微动产生生物安全的电能,用于监测受力并提供治疗性刺激,最终改善骨融合、减轻疼痛并加速患者康复。

带有嵌入式晶格结构的 3D 打印超材料脊柱植入物
带有嵌入式晶格结构的 3D 打印超材料脊柱植入物

使命

开发由超摩擦材料制成的创新脊柱植入物,利用脊柱微动产生生物安全的电能,用于监测受力并提供治疗性刺激,最终改善骨融合、减轻疼痛并加速患者康复。

研究项目概述

脊柱手术是常见的手术,但往往伴随漫长而痛苦的康复期。尽管近年来技术不断进步,患者仍然经常面临愈合失败和康复期剧烈疼痛等并发症。为应对这一挑战,我们与 Amir Alavi 博士合作,开发由超摩擦材料制成的创新脊柱植入物。

这些可 3D 打印的植入物的特性是通过计算设计而非材料固有的,从而可以精确控制其行为,提高患者针对性。此外,这些植入物能够利用脊柱的微动产生生物安全的电能。这种能量可用于监测作用于脊柱的力并提供电刺激,有助于加快愈合过程、减轻疼痛,并让患者更快恢复日常活动。

研究影响

我们的超材料植入物研究项目已取得重要里程碑:

  • SCOLI 研究人员发表 420 余篇同行评审论文,推动脊柱研究,包括超材料植入物和植入式器械创新方面的工作
  • 超过 600,000 美元的在研经费,支持正在进行的植入物开发研究
  • 聚焦临床转化,开发可临床应用、能改善手术疗效和患者康复的植入物

临床转化

我们的研究探索这些先进植入物如何改善骨融合并解决常见的手术难题。我们与监管机构和临床合作伙伴密切合作,确保能量收集植入物技术符合安全标准,并在脊柱手术康复中展现出更好的患者疗效。

主要研究方向

超摩擦材料设计
对具有优化能量收集和治疗应用特性的超摩擦材料进行计算建模与设计
能量收集
开发将脊柱微动转化为生物安全电能的系统,用于监测和刺激
受力监测
利用收集的能量追踪脊柱负荷和愈合进程的实时受力监测系统
治疗性刺激
针对患者个体的电刺激方案,在康复期间加速愈合并减轻疼痛
可 3D 打印结构
利用先进的 3D 打印技术制造患者个体化的植入物结构,精确控制微结构
骨融合增强
旨在改善骨融合效果并减少脊柱手术康复期并发症的技术

研究方法

我们的研究项目采用先进的计算设计技术来设计超摩擦材料的特性,以优化能量收集效率和治疗效果。我们利用精密的有限元分析和机器学习算法预测植入物在生理负荷条件下的行为,并设计用于能量产生的最佳几何结构。3D 打印制造工艺可精确控制植入物的微结构,并实现患者个体化定制。全面的测试方案包括生物力学特性分析、能量收集效率评估和生物相容性研究。我们与临床合作伙伴合作,在受控研究环境中评估电刺激方案的安全性和有效性。

研究咨询

如需就本项目进行合作或媒体咨询,请直接联系研究所。

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