3D打印网格模拟脚踝组织样力学
医学3D打印一直从生物学中获取线索，以开发新的功能部件和假肢。凭借这项技术所允许的先进工程能力，研究人员开发了“外部佩戴和植入式组织支撑装置，如踝关节或膝关节支架，以及疝修补网”。这些3D打印网格和模仿组织力学支架，并帮助患者获得更准确地支架。
这项研究发表在高级功能材料中，开辟了肌肉组织支撑的复杂设计。这些灵活的设计使身体与精度相匹配，并使用热塑性塑料（可选）连续纤维增强材料支撑软组织。研究人员根据人体肌肉运动的复杂性，设计了一系列的设计方案。
3D打印医疗支架还利用柔性材料。为此，研究人员用热塑性聚氨酯制作了网格。他们以波浪形图案打印TPU，在韧带、肌腱和肌肉中发现胶原蛋白的结构。同样地，当它来到脚踝时，他们开发了长条纹网并将它们粘在脚踝外部。
“3D打印的服装和设备往往非常笨重，”麻省理工学院博士后塞巴斯蒂安帕丁森说。“我们试图思考如何使3D打印结构更加灵活和舒适，如纺织品和织物。”
开发3D打印医疗器械
研究人员还利用一种特殊的机器人来测量各种肌肉所施加的力。这使他们能够测量它的运动，并计算出身体各部分可能向12个不同方向运动的力。为了正确地模仿这些部件的功能并将它们打印成符合每个患者的精确规格，他们设计了拉伸网格力学匹配肌肉的非线性反应。
他们发现，在逆行运动中，网布只会增加脚踝的硬度，这是造成脚踝扭伤的最常见原因。逆行时脚踝变硬有助于减少扭伤的风险。为了使网格在运动中更自由，研究人员减小了层的接近度。虽然紧密的图层图案可以制作实体对象，但它们可以是刚性的。因此，3D打印网格以较慢的速度使用层沉积，以使下层适当冷却。这种冷却级别允许距离在网格中创建更大的灵活性。因此，他们能够模仿纺织品的质地。
网格的另一个重要特征是其拉胀结构。这意味着当用户拉动它时它会变得更宽，这显然是有用的。他们能够打印网格，其中的中间部分由结构组成，而不是像正常网格那样收缩。此特性尤其支持身体和膝盖的高度弯曲表面。