Традиційні методи лікування дефектів кісток, такі як титанові імплантати та аутологічні кісткові трансплантати, мають обмеження у лікуванні великих дефектів кісток, які роблять навколишню кісткову тканину вразливою до пошкодження. Щоб вирішити ці проблеми, проект BioStruct працює над біорозсмоктуючим імплантатом для більш сприятливого підходу до загоєння кісток.
картина
△Надрукований на 3D-принтері цинк-магнієвий сплав, розроблений RWTH Аахенським університетом у Німеччині, модель нижньої щелепи, виготовлена з PLA, поєднується з дефектним імплантатом із ZnMg
20 березня 2023 року Antarctic Bear дізнався, що в рамках проекту BioStruct Аахенський університет RWTH у Німеччині вивчає нову комбінацію цинк-магнієвого сплаву для решітки. Вони вважають, що лазерне сплавлення порошкового шару (PBF-LB) є єдиним процесом, здатним створити такі структури.
картина
△ Гратчаста структура з цинк-магнієвого сплаву, виготовлена за технологією PBF-LB, з діаметром колонки 200 мкм
Злиття порошкового ложа лазерним променем, нова надія на індивідуальні імплантати?
Злиття порошкового ложа за допомогою лазерного променя відкриває нові варіанти конструкції для імплантатів, які можуть задовольнити специфічні потреби пацієнтів, такі як механічне навантаження та корозійна поведінка в місці застосування. Використовуючи підхід до проектування ґратчастої структури, геометрія та розташування осередків ґрат створюються параметрично відповідно до заданих вимог. Отримана гратчаста структура адаптована до місця дефекту кістки та готова до виробництва за допомогою техніки PBF-LB.
У дослідженні вчені досягли дрібної зернистості та цілеспрямованої мікроструктурної коригування, додавши до цинку невелику кількість магнію. Вони виготовили першу решітчасту структуру, використовуючи цинк-магнієвий сплав, який продемонстрував свою ефективність і відтворюваність як імплантат щелепної кістки. Гратчаста структура, яка використовується в демонстраторі, має діаметр стовпа 200 мкм.
Результати досліджень проекту BioStruct будуть застосовані для виробництва імплантатів, розроблених на основі знань, отриманих під час виробництва та біосумісності імплантатів зі сплаву цинку та магнію. Крім того, процес проектування також буде оптимізовано та автоматизовано.
Можна підсумувати, що команда RWTH Аахенського університету в Німеччині створює базу даних для матеріалів і постобробки, а також базу даних для конкретного застосування, щоб автоматично інтегрувати потреби пацієнтів і виробництво в процес проектування. Головною метою проекту є виробництво індивідуальних біорозсмоктуваних імплантатів, які відповідають конкретним вимогам пацієнтів і дозволяють використовувати більш м’яке лікування.
картина
△ Дослідники з Делфта використовують пористе залізо для 3D-друку кісткових імплантатів, що розкладаються
Удосконалення кісткових імплантатів завдяки 3D-друку
Використовуючи 3D-друк на основі екструзії, інженери Делфтського технологічного університету створили біорозкладані імплантати з пористого заліза з великим потенціалом для заміни кістки. Ці тимчасові імплантати можуть засвоюватися організмом, допомагають зменшити ризик тривалого запалення та дозволяють проектувати та виготовляти пористі структури, які лікують критичні дефекти кісток.
картина
△Вчені розробили, як використовувати 3D-принтери та гелеподібні матеріали, що містять живі клітини, для друку структур, схожих на кістки
У той же час дослідники з Університету Нового Південного Уельсу (UNSW) в Австралії створили нову технологію, яка дозволяє 3D-друкувати кісткоподібні структури, що складаються з живих клітин, з потенційним застосуванням у конструюванні кісткової тканини, моделюванні захворювань і скринінгу ліків. Ця технологія використовує чорнила на основі кераміки, які можна екструдувати безпосередньо в уражені ділянки, щоб полегшити реконструкцію дефектів хряща та кістки in situ. Відкриття, зроблене у співпраці з доцентом Крістофером Кіліаном і доктором Іманом Рухані з Школи хімії UNSW, дозволяє друкувати заповнені клітинами «скелети» при кімнатній температурі.
