A hagyományos csonthiány-kezeléseknek, mint például a titán implantátumoknak és az autológ csontgraftoknak korlátai vannak a nagy csonthibák kezelésében, amelyek sebezhetővé teszik a környező csontszövetet a károsodásokkal szemben. E problémák megoldása érdekében a BioStruct projekt egy bioreszorbeálódó implantátumon dolgozik a gyógyulás csontbarátabb megközelítése érdekében.
kép
△ A németországi RWTH Aacheni Egyetem által kifejlesztett 3D nyomtatott cink-magnézium ötvözet, a PLA-ból készült mandibula modell kombinálva van a ZnMg-ből készült hibamegfelelő implantátummal.
2023. március 20-án az Antarktisz Medve megtudta, hogy a BioStruct projekt részeként a németországi RWTH Aachen Egyetem egy új cink-magnézium ötvözet kombinációt tanulmányozott a rácsszerkezethez. Úgy vélik, hogy a lézersugár-porágy-fúzió (PBF-LB) az egyetlen eljárás, amely képes ilyen szerkezeteket előállítani.
kép
△ PBF-LB technológiával gyártott cink-magnézium ötvözet rácsszerkezet, 200 μm oszlopátmérővel
Lézersugár-porágyfúzió, új remény a páciens-specifikus implantátumokhoz?
A lézersugaras porágy-fúzió új tervezési lehetőségeket nyit meg az implantátumok számára, amelyek megfelelnek a páciensek speciális igényeinek, például a mechanikai igénybevételnek és a korróziós viselkedésnek az alkalmazás helyén. A rácsszerkezet-tervezési megközelítést alkalmazva a rácscellák geometriája és elrendezése parametrikusan, meghatározott követelmények szerint kerül kialakításra. Az így létrejövő rácsszerkezet a csonthiba helyére van szabva, és készen áll a PBF-LB technikával történő gyártásra.
A tanulmány során a tudósok szemcsefinomítást és célzott mikroszerkezeti kiigazítást értek el kis mennyiségű magnézium cinkhez való hozzáadásával. Cink-magnézium ötvözet felhasználásával készítették el az első rácsszerkezetet, amelyről bebizonyosodott, hogy állcsont implantátumként hatékony és reprodukálható. A demonstrátorban használt rácsszerkezet pillérátmérője 200 μm.
A BioStruct projekt kutatási eredményeit a cink-magnézium ötvözet implantátumok gyártása során szerzett ismeretekre és biokompatibilitására alapozva tervezett implantátumok gyártásában fogják alkalmazni. Emellett a tervezési folyamatot is optimalizálják és automatizálják.
Összegezhető, hogy a németországi RWTH Aachen Egyetem csapata egy anyag- és utófeldolgozás-specifikus adatbázist, valamint egy alkalmazás-specifikus adatbázist hoz létre, hogy a betegek és a gyártáshoz kapcsolódó igényeket automatikusan integrálja a tervezési folyamatba. A projekt átfogó célja olyan egyedi gyártású, biológiailag felszívódó implantátumok gyártása, amelyek megfelelnek a páciens speciális igényeinek, és lehetővé teszik a kímélő kezelések alkalmazását.
kép
△ A delft kutatói porózus vasat használnak biológiailag lebomló csontimplantátumok 3D nyomtatásához
A csontimplantátumok fejlődése a 3D nyomtatás révén
A Delfti Műszaki Egyetem mérnökei extrudáláson alapuló 3D nyomtatást alkalmazva porózus vasból készült, biológiailag lebomló implantátumokat készítettek, amelyek nagy potenciállal helyettesíthetik a csontokat. Ezek az ideiglenes implantátumok felszívódnak a szervezetben, segítenek csökkenteni a hosszú távú gyulladás kockázatát, és lehetővé teszik olyan porózus struktúrák tervezését és gyártását, amelyek a kritikus csonthibákat kezelik.
kép
△ A tudósok kidolgozták, hogyan használhatók 3D nyomtatók és élő sejteket tartalmazó gélszerű anyagok csontszerű struktúrák nyomtatására
Ugyanakkor az ausztráliai Új-Dél-Wales Egyetem (UNSW) kutatói új technológiát hoztak létre, amellyel élő sejtekből álló csontszerű struktúrákat lehet 3D-ben nyomtatni, és potenciálisan alkalmazhatók a csontszövetek tervezésében, a betegségek modellezésében és a gyógyszerszűrésben. A technológia kerámia alapú tintákat használ, amelyek közvetlenül az érintett területekre extrudálhatók, hogy megkönnyítsék a porc- és csonthibák in situ rekonstrukcióját. A felfedezés, amelyet Kristopher Kilian professzorral és Dr. Iman Roohanival, az UNSW Kémiai Iskolájából közösen tettek, lehetővé teszi a sejtekkel teli „csontvázak” szobahőmérsékleten történő nyomtatását.
