Tradicionālām kaulu defektu ārstēšanas metodēm, piemēram, titāna implantiem un autologiem kaulu transplantātiem, ir ierobežojumi lielu kaulu defektu ārstēšanā, kas padara apkārtējos kaulu audus neaizsargātus pret bojājumiem. Lai risinātu šīs problēmas, BioStruct projekts strādā pie bioresorbējama implanta, kas nodrošina kauliem draudzīgāku pieeju dziedināšanai.
bilde
△ 3D drukātais cinka-magnija sakausējums, ko izstrādājusi RWTH Āhenes universitāte Vācijā, apakšžokļa modelis no PLA ir apvienots ar defektiem atbilstošu implantu, kas izgatavots no ZnMg
2023. gada 20. martā Antarktikas lācis uzzināja, ka projekta BioStruct ietvaros RWTH Āhenes universitāte Vācijā pētīja jaunu cinka-magnija sakausējuma kombināciju režģa struktūrai. Viņi uzskata, ka lāzera staru pulvera slāņa saplūšana (PBF-LB) ir vienīgais process, kas spēj radīt šādas struktūras.
bilde
△ Cinka-magnija sakausējuma režģa struktūra, kas ražota, izmantojot PBF-LB tehnoloģiju, ar kolonnas diametru 200 μm
Lāzera staru pulvera gultnes saplūšana, jauna cerība uz pacientam specifiskiem implantiem?
Lāzera staru pulvera slāņa saplūšana paver jaunas implantu dizaina iespējas, kas var apmierināt specifiskas pacienta vajadzības, piemēram, mehānisko spriegumu un koroziju lietošanas vietā. Izmantojot režģa struktūras projektēšanas pieeju, režģa šūnu ģeometrija un izvietojums tiek veidots parametriski atbilstoši noteiktām prasībām. Iegūtā režģa struktūra ir pielāgota kaula defekta vietai un ir gatava ražošanai, izmantojot PBF-LB tehniku.
Pētījumā zinātnieki panāca graudu izsmalcinātību un mērķtiecīgu mikrostrukturālo korekciju, pievienojot cinkam nelielu daudzumu magnija. Viņi izgatavoja pirmo režģa struktūru, izmantojot cinka-magnija sakausējumu, kas tika pierādīts kā efektīvs un reproducējams kā žokļa kaula implants. Demonstratorā izmantotās režģa struktūras pīlāra diametrs ir 200 μm.
BioStruct projekta pētījumu rezultāti tiks pielietoti implantu ražošanā, kas izstrādāti, balstoties uz cinka-magnija sakausējuma implantu ražošanā un biosaderībā iegūtajām zināšanām. Turklāt tiks optimizēts un automatizēts arī projektēšanas process.
Var apkopot, ka RWTH Āhenes universitātes komanda Vācijā veido materiālu un pēcapstrādes specifisku datubāzi, kā arī lietojumprogrammām specifisku datubāzi, lai projektēšanas procesā automātiski integrētu pacientu un ar ražošanu saistītās vajadzības. Projekta virsmērķis ir ražot pēc pasūtījuma izgatavotus, bioabsorbējamus implantus, kas atbilst konkrētām pacientu prasībām un ļauj izmantot saudzīgāku ārstēšanu.
bilde
△ Delftas pētnieki izmanto porainu dzelzi, lai 3D drukātu bioloģiski noārdāmus kaulu implantus
Kaulu implantu attīstība, izmantojot 3D drukāšanu
Izmantojot ekstrūzijas 3D drukāšanu, Delftas Tehnoloģiju universitātes inženieri ir izveidojuši porainus dzelzs bioloģiski noārdāmus implantus ar lielu potenciālu, lai aizstātu kaulu. Šos pagaidu implantus var absorbēt ķermenis, tie palīdz samazināt ilgstoša iekaisuma risku un ļauj projektēt un izgatavot porainas struktūras, kas ārstē kritiskus kaulu defektus.
bilde
△ Zinātnieki ir izstrādājuši, kā izmantot 3D printerus un želejveida materiālus, kas satur dzīvas šūnas, lai izdrukātu kauliem līdzīgas struktūras
Tajā pašā laikā Austrālijas Jaundienvidvelsas Universitātes (UNSW) pētnieki ir izveidojuši jaunu tehnoloģiju, kas var 3D drukāt kauliem līdzīgas struktūras, kas sastāv no dzīvām šūnām, ar potenciālu pielietojumu kaulu audu inženierijā, slimību modelēšanā un zāļu skrīningā. Tehnoloģijā tiek izmantotas keramikas tintes, kuras var izspiest tieši skartajās zonās, lai atvieglotu skrimšļa un kaulu defektu atjaunošanu in situ. Atklājums, kas veikts sadarbībā ar asociēto profesoru Kristoferu Kilianu un Dr Imanu Rohani no UNSW Ķīmijas skolas, ļauj drukāt ar šūnām piepildītus "skeletus" istabas temperatūrā.
