Tradycyjne metody leczenia ubytków kostnych, takie jak implanty tytanowe i autologiczne przeszczepy kostne, mają ograniczenia w leczeniu dużych ubytków kostnych, które narażają otaczającą tkankę kostną na uszkodzenia. Aby rozwiązać te problemy, w ramach projektu BioStruct trwają prace nad bioresorbowalnym implantem, który zapewni bardziej przyjazne dla kości podejście do gojenia.
zdjęcie
△Wydrukowany w 3D stop cynku i magnezu opracowany przez Uniwersytet RWTH Aachen w Niemczech, model żuchwy wykonany z PLA jest połączony z dopasowanym do defektu implantem wykonanym z ZnMg
20 marca 2023 r. Antarctic Bear dowiedział się, że w ramach projektu BioStruct Uniwersytet RWTH Aachen w Niemczech badał nową kombinację stopu cynku i magnezu do budowy sieci. Uważają, że fuzja proszkowa wiązką laserową (PBF-LB) jest jedynym procesem umożliwiającym wytworzenie takich struktur.
zdjęcie
△ Struktura kratownicowa ze stopu cynku i magnezu wykonana w technologii PBF-LB o średnicy kolumny 200 μm
Stapianie łoża proszkowego wiązką lasera, nowa nadzieja dla implantów dostosowanych do potrzeb pacjenta?
Stapianie łoża proszkowego wiązką laserową otwiera nowe możliwości projektowania implantów, które mogą spełniać określone potrzeby pacjentów, takie jak naprężenia mechaniczne i zachowanie korozyjne w miejscu aplikacji. Wykorzystując podejście do projektowania struktur sieciowych, geometria i układ komórek sieciowych są tworzone parametrycznie zgodnie z określonymi wymaganiami. Powstała struktura kratownicowa jest dostosowana do lokalizacji ubytku kostnego i jest gotowa do produkcji przy użyciu techniki PBF-LB.
W badaniu naukowcy osiągnęli rozdrobnienie ziarna i ukierunkowane dostosowanie mikrostruktury poprzez dodanie niewielkiej ilości magnezu do cynku. Stworzyli pierwszą strukturę siatkową, używając stopu cynkowo-magnezowego, który okazał się skuteczny i powtarzalny jako implant kości szczęki. Struktura kratowa zastosowana w demonstratorze ma średnicę filaru 200 μm.
Wyniki badań projektu BioStruct zostaną zastosowane do produkcji implantów, zaprojektowanych w oparciu o wiedzę zdobytą podczas produkcji i biozgodności implantów ze stopów cynku i magnezu. Ponadto proces projektowania zostanie również zoptymalizowany i zautomatyzowany.
Można podsumować, że zespół RWTH Aachen University w Niemczech tworzy bazę danych materiałów i obróbki końcowej, a także bazę danych aplikacji, aby automatycznie integrować potrzeby pacjentów i potrzeby związane z produkcją z procesem projektowania. Nadrzędnym celem projektu jest wyprodukowanie biowchłanialnych implantów na zamówienie, spełniających specyficzne wymagania pacjentów i pozwalających na zastosowanie łagodniejszych zabiegów.
zdjęcie
△ Badacze z Delft używają porowatego żelaza do drukowania w 3D biodegradowalnych implantów kostnych
Postępy w implantach kostnych dzięki drukowi 3D
Wykorzystując druk 3D oparty na wytłaczaniu, inżynierowie z Delft University of Technology stworzyli biodegradowalne implanty z porowatego żelaza, które mają ogromny potencjał w zakresie zastąpienia kości. Te tymczasowe implanty mogą być wchłaniane przez organizm, pomagają zmniejszyć ryzyko długotrwałego stanu zapalnego oraz umożliwiają projektowanie i wytwarzanie porowatych struktur, które leczą krytyczne ubytki kostne.
zdjęcie
△Naukowcy opracowali sposób wykorzystania drukarek 3D i żelopodobnych materiałów zawierających żywe komórki do drukowania struktur przypominających kości
W tym samym czasie naukowcy z University of New South Wales (UNSW) w Australii stworzyli nową technologię, która umożliwia drukowanie w 3D struktur przypominających kości, złożonych z żywych komórek, z potencjalnymi zastosowaniami w inżynierii tkanki kostnej, modelowaniu chorób i badaniach przesiewowych leków. Technologia wykorzystuje atramenty na bazie ceramiki, które można wytłaczać bezpośrednio do dotkniętych obszarów, aby ułatwić odbudowę in situ ubytków chrząstki i kości. Odkrycie, dokonane we współpracy z profesorem nadzwyczajnym Kristopherem Kilianem i dr Imanem Roohani z Wydziału Chemii UNSW, umożliwia drukowanie wypełnionych komórkami „szkieletów” w temperaturze pokojowej.
