Tradiční léčby kostních defektů, jako jsou titanové implantáty a autologní kostní štěpy, mají omezení při léčbě velkých kostních defektů, které zanechávají okolní kostní tkáň náchylnou k poškození. K řešení těchto problémů projekt BioStruct pracuje na bioresorbovatelném implantátu pro přístup k hojení šetrnější ke kostem.
obrázek
△ 3D tištěná slitina zinku a hořčíku vyvinutá na RWTH Aachen University v Německu, model dolní čelisti vyrobený z PLA je kombinován s defektem odpovídajícím implantátem vyrobeným ze ZnMg
20. března 2023 se Antarctic Bear dozvěděl, že v rámci projektu BioStruct RWTH Aachen University v Německu studuje novou kombinaci slitiny zinku a hořčíku pro mřížkovou strukturu. Věří, že fúze práškového lože laserového paprsku (PBF-LB) je jediným procesem schopným vyrobit takové struktury.
obrázek
△ Mřížková struktura slitiny zinku a hořčíku vyrobená technologií PBF-LB, s průměrem kolony 200 μm
Fúze práškového lůžka laserovým paprskem, nová naděje pro implantáty specifické pro pacienta?
Fúze práškového lůžka laserovým paprskem otevírá nové možnosti designu implantátů, které mohou splňovat specifické potřeby pacienta, jako je mechanické namáhání a korozní chování v místě aplikace. Pomocí přístupu návrhu příhradové konstrukce se geometrie a uspořádání příhradových buněk vytváří parametricky podle zadaných požadavků. Výsledná mřížková struktura je přizpůsobena místu kostního defektu a je připravena k výrobě pomocí techniky PBF-LB.
Ve studii vědci dosáhli zjemnění zrna a cílené mikrostrukturální úpravy přidáním malého množství hořčíku do zinku. Vyrobili první mřížkovou strukturu pomocí slitiny zinku a hořčíku, u které bylo prokázáno, že je účinná a reprodukovatelná jako implantát čelistní kosti. Příhradová struktura použitá v demonstrátoru má průměr sloupku 200 μm.
Výsledky výzkumu projektu BioStruct budou aplikovány na výrobu implantátů navržených na základě poznatků získaných z výroby a biokompatibility implantátů ze slitiny zinku a hořčíku. Kromě toho bude proces návrhu také optimalizován a automatizován.
Lze shrnout, že tým RWTH Aachen University v Německu vytváří databázi specifickou pro materiál a následné zpracování, stejně jako databázi specifickou pro aplikaci, aby automaticky integrovala potřeby pacientů a související s výrobou do procesu návrhu. Zastřešujícím cílem projektu je výroba na zakázku vyrobených, biologicky vstřebatelných implantátů, které splňují specifické požadavky pacienta a umožňují použití šetrnější léčby.
obrázek
△ Výzkumníci z Delftu používají porézní železo k 3D tisku biologicky odbouratelných kostních implantátů
Pokroky v kostních implantátech prostřednictvím 3D tisku
Pomocí 3D tisku založeného na vytlačování vytvořili inženýři z Delft University of Technology porézní železné biologicky odbouratelné implantáty s velkým potenciálem nahradit kost. Tyto dočasné implantáty mohou být absorbovány tělem, pomáhají snížit riziko dlouhodobého zánětu a umožňují návrh a výrobu porézních struktur, které léčí kritické kostní defekty.
obrázek
△Vědci přišli na to, jak používat 3D tiskárny a gelové materiály obsahující živé buňky k tisku struktur podobných kostem
Vědci z University of New South Wales (UNSW) v Austrálii zároveň vytvořili novou technologii, která dokáže 3D tisknout kostem podobné struktury složené z živých buněk s potenciálními aplikacemi v inženýrství kostní tkáně, modelování nemocí a screeningu léků. Technologie využívá inkousty na bázi keramiky, které lze vytlačit přímo do postižených oblastí a usnadnit tak rekonstrukci defektů chrupavky a kostí in situ. Objev, který byl učiněn ve spolupráci s docentem Kristopherem Kilianem a doktorem Imanem Roohanim z UNSW's School of Chemistry, umožňuje tisk „kostry“ naplněné buňkami při pokojové teplotě.
