UCL研究人员制造3D打印抗菌助听器以防止耳部感染

研究人员从伦敦大学学院（UCL），拥有3D打印抗菌助听器，可以帮助预防耳部感染的长时间使用后形成。

通过数字光处理（DLP）方法制造的助听器装有两种抗生素，环丙沙星和氟轻松，并由两种聚合物树脂ENG Hard和Flexible制成。该研究突出了大桶光聚合3D打印技术在制造具有抗菌特性的患者专用医疗设备中的潜力。

研究人员成功地证明了制造装有两种药物的助听器的可能性

3D打印定制助听器

助听器是个性化医疗设备如何从3D打印的发展中受益的最重要的例子之一。实际上，根据比利时软件和3D打印服务提供商的说法，Materialize现在已经通过3D打印定制制造了世界上约99％的助听器。

除了Materialise之外，EnvisionTEC，Formlabs和Sonova等全球制造商多年来一直在进行3D打印助听器和定制耳机。

2017年，EnvisionTEC宣布与3D扫描和软件公司3Shape建立新的合作伙伴关系，以继续提供3D打印入耳式设备，而在CES 2018上，Formlabs也与3Shape合作展示其Form 2 3D打印机和3Shape的Phoenix in-耳扫描仪可制作定制的耳塞。

从2000年代初开始使用3D打印机制造助听器以来，Sonova及其子品牌Phonak每年生产成千上万种定制助听器。2017年，该公司使用粉末床融合（PBF）金属增材制造技术生产了首款钛3D打印助听器Virto B-钛。

在其他地方，澳大利亚听力公司Blamey Saunders Hears 推出了“世界首创”的3D打印模块化，可自我适配的助听器，带有智能手机控制功能。该项目的主要目的是消除与听力损失相关的社会污名，该项目的主要目的还包括Extel Technologies，位于墨尔本的RMIT大学和Swinburne大学的参与。

Virto B钛助听器。图片来自Phonak

通过DLP制造助听器 

长时间使用助听器会改变耳道微生物群，并增加真菌和细菌感染的风险。根据UCL研究人员的说法，用局部抗生素治疗耳部感染远比仅清洁耳部更为有效，但是具有抗生物膜特性的助听器尚未真正开发出来。

因此，科学家们开始执行一项任务，即采用DLP 3D打印技术为耳部感染患者制造载药的助听器。如果成功的话，新的药物设备组合可以帮助避免因感染而中断助听器。选择环丙沙星和氟轻松丙酮作为药物组合，因为它们通常用于治疗耳部感染的滴耳液中。

为了制备光敏聚合物溶液，将挠性树脂和ENG硬树脂与12％的环丙沙星和0.5％的fluocinolone acetonide混合。然后将所得的光敏聚合物溶液加载到Kudo3D Titan 2 HR 3D打印机中，该打印机配备了为打印助听器而优化的数字投光器。模板随后用于打印助听器，该模板是从两名志愿者的右耳模具中获得的，并作为立体光刻文件导出到Kudo3D的3D打印软件中。印刷完毕后，将助听器用异丙醇洗涤，并在60°C下用紫外线可见光固化一小时。

在测试过程中，装有药物的助听器表现出有效的抗生物膜活性，并完全抑制了器械表面细菌的生长。在检查助听器的药物释放特性时，可以观察到DLP 3D打印的载有药物的盘片持续释放环丙沙星和氟轻松丙酮的时间超过7天，此后持续的速度要慢得多。中耳炎或耳朵发炎通常需要一到两周的药物治疗，这表明研究人员的载药设备将在所需的时间内提供有效的治疗。

（A）助听器的3D扫描模型；使用（B）ENG硬质树脂和（C）柔性树脂的DLP 3D打印助听器。图片来自ScienceDirect。

载药助听器的意义

通过这项研究，UCL研究人员成功地证明了将通常用作滴耳剂以治疗耳部感染的药物组合掺入DLP 3D打印助听器中以预防和治疗生物膜相关感染的能力。

DLP过程的灵活性使助听器可以个性化，使其适合患者的耳朵解剖结构。与成型等其他制造方法相比，发现DLP 3D打印在产量低且避免制造模具的情况下具有成本效益，而模具制造需要机械，材料和人工上的额外成本。

科学家们现在正在通过研究将DLP 3D打印与人工耳蜗相结合的可行性来扩展其工作的适用性。概念验证研究也可以过渡和扩展，以使用各种不同的设备治疗其他疾病，从而实现更高水平的个性化治疗。