Zespół inżynierów z Delft University of Technology opracował oparty na wytłaczaniu druk 3D, który można wykorzystać do produkcji tymczasowych implantów kostnych z porowatego żelaza.
Podobnie jak magnez czy cynk, porowate żelazo ulega biodegradacji, co oznacza, że ma ogromny potencjał jako tymczasowy substytut kości, który ulega degradacji wraz z odrastaniem nowych kości. Wchłaniając się ponownie do organizmu, tymczasowe implanty mogą zmniejszyć ryzyko długotrwałego stanu zapalnego, który jest zwykle związany ze stałymi implantami kostnymi wykonanymi z metalu (takiego jak tytan).
Główny autor badania, Amir A. Zadpoor, zwrócił uwagę: „W porównaniu z innymi biodegradowalnymi metalami lub polimerami stosowanymi w implantach kostnych, żelazo ma wyższą wytrzymałość mechaniczną, dzięki czemu można je projektować i wytwarzać do leczenia kości krytycznych. Struktura.”
Na pierwszy rzut oka wydaje się to mieć sens w przypadku drukowania w 3D biowchłanialnych implantów kostnych przy użyciu żelaza. Ten metal jest używany przez ludzkie ciało do transportu tlenu. Przyspiesza niektóre reakcje enzymatyczne, odgrywa ważną rolę w odpowiedziach immunologicznych i jest kluczowym elementem regeneracji kości.
Ten problem występuje, gdy spojrzymy na najbardziej powszechną formę żelaza, którą jest żelazo masowe (gęste). W przeciwieństwie do żelaza porowatego, żelazo luzem ma bardzo niski stopień biodegradacji ze względu na stosunkowo małą powierzchnię. Niestety, wcześniejsze próby drukowania porowatych rusztowań kostnych w 3D za pomocą technologii, takich jak stapianie złoża proszkowego, były ograniczone i dotyczyły głównie kontroli dostępności, kosztów lub porowatości. Chociaż drukowanie 3D oparte na wytłaczaniu może pokonać niektóre z tych przeszkód, często jest synonimem części o niskiej jakości, które nie nadają się do końcowych produktów medycznych.
Dlatego zespół Delft zdecydował się wypróbować własną, dedykowaną konfigurację opartą na ściśnięciu. Zadpoor dodał: „Mamy nadzieję zweryfikować wykonalność wykorzystania druku 3D opartego na wytłaczaniu do wytwarzania żelaza porowatego i zbadać możliwości rozwiązania podstawowych problemów żelaza luzem, które ma bardzo niski wskaźnik biodegradacji przy zachowaniu innych ważnych właściwości (takich jak integralności strukturalnej) i właściwości mechanicznych podczas gojenia kości.”
Metoda zespołu polega na wstrzyknięciu rozpuszczalnika polimerowego z cząstkami żelaza w celu utworzenia atramentu kompozytowego. Po wydrukowaniu struktur nośnych są one podgrzewane w celu spalenia polimeru, pozostawiając żelazo. Pozostała struktura żelaza jest następnie poddawana dalszej obróbce cieplnej w celu spiekania jej w porowate ciało stałe.
Zadpoor i jego koledzy zanurzyli swoje wydrukowane porowate rusztowania w specjalnie opracowanych symulowanych płynach ustrojowych i stwierdzili, że żelazo o wysokim stopniu biodegradacji traci 7% swojej masy co 28 dni. Zespół badawczy odkrył również, że korozja występuje wokół, a nawet wewnątrz implantu, ale ich właściwości mechaniczne są nadal zgodne z ludzkimi kośćmi.
Zadpoor powiedział: „Potwierdziliśmy, że technologia druku 3D oparta na wytłaczaniu może zapewnić porowate żelazne rusztowania o zwiększonej biodegradowalności i właściwościach mechanicznych podobnych do kości, które mogą być stosowane jako substytuty kości”.
Kolejna faza badań obejmuje testowanie potencjału druku 3D metodą ekstruzji w innych, bardziej zaawansowanych funkcjach związanych z implantami. Obejmuje to wstrzykiwanie nano-bioceramiki w celu pobudzenia wzrostu kości, a nawet wstrzykiwanie środków przeciwbakteryjnych w celu zmniejszenia ryzyka infekcji po zabiegu.
Chociaż tytan jest w dużej mierze uważany za metal z wyboru do implantacji kości, naukowcy zajmujący się wytwarzaniem przyrostowym stale wykazują przydatność innych materiałów do tego zastosowania. W drugiej połowie ubiegłego roku naukowcy z Instytutu Technologicznego Skolkovo opracowali nową metodę drukowania 3D implantów kostnych wykonanych z personalizowanej ceramiki. Podobnie jak implanty Delft, implanty Skolkovo mają duże pory, dzięki czemu lepiej integrują się z tkankami organicznymi.
W innym miejscu naukowcy opracowali wcześniej biodrukowane rusztowania 3D oparte na nanoglinie, aby wspomóc regenerację kości. Wstrzykiwanie ludzkich komórek zrębu szpiku kostnego i ludzkich komórek śródbłonka żyły pępowinowej do rusztowania zastępczego kości dodatkowo promuje wzrost kości.
Link do tego artykułu: Porowate żelazo drukowane w 3D
Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com/，thanks！
PTJ® zapewnia pełen zakres niestandardowej precyzji 
