Tradiciniai kaulų defektų gydymo būdai, tokie kaip titano implantai ir autologiniai kaulo transplantatai, turi apribojimų gydant didelius kaulų defektus, dėl kurių aplinkinis kaulinis audinys tampa pažeidžiamas. Siekiant išspręsti šias problemas, „BioStruct“ projektas kuria biorezorbuojamą implantą, skirtą kaulams palankesniam gydymui.
paveikslėlį
△ 3D spausdintas cinko ir magnio lydinys, sukurtas RWTH Acheno universitete Vokietijoje, apatinio žandikaulio modelis, pagamintas iš PLA, derinamas su defektus atitinkančiu implantu, pagamintu iš ZnMg
2023 m. kovo 20 d. Antarkties lokys sužinojo, kad vykdydamas BioStruct projektą RWTH Acheno universitetas Vokietijoje tiria naują cinko ir magnio lydinio derinį, skirtą grotelių struktūrai. Jie mano, kad lazerio spindulio miltelių sluoksnio sintezė (PBF-LB) yra vienintelis procesas, galintis sukurti tokias struktūras.
paveikslėlį
△ Cinko-magnio lydinio grotelių struktūra, pagaminta naudojant PBF-LB technologiją, kurios kolonėlės skersmuo 200 μm
Lazerio spindulio miltelių sluoksnio suliejimas, nauja viltis dėl paciento specifinių implantų?
Lazerio pluošto miltelių sluoksnio suliejimas atveria naujas implantų dizaino galimybes, kurios gali patenkinti specifinius paciento poreikius, pvz., mechaninį įtempimą ir korozijos elgesį naudojimo vietoje. Naudojant grotelių struktūros projektavimo metodą, pagal nurodytus reikalavimus parametriškai sukuriama gardelės elementų geometrija ir išdėstymas. Gauta grotelių struktūra yra pritaikyta prie kaulo defekto vietos ir yra paruošta gamybai naudojant PBF-LB techniką.
Tyrimo metu mokslininkai pasiekė grūdų tobulinimą ir tikslinį mikrostruktūrinį koregavimą, pridėdami nedidelį kiekį magnio į cinką. Jie pagamino pirmąją grotelių struktūrą naudodami cinko ir magnio lydinį, kuris buvo veiksmingas ir atkuriamas kaip žandikaulio kaulo implantas. Demonstracijoje naudojamos grotelių struktūros stulpo skersmuo yra 200 μm.
BioStruct projekto tyrimų rezultatai bus pritaikyti gaminant implantus, suprojektuotus remiantis žiniomis, įgytomis gaminant cinko-magnio lydinio implantus ir jų biologinį suderinamumą. Be to, projektavimo procesas taip pat bus optimizuotas ir automatizuotas.
Galima apibendrinti, kad RWTH Aachen universiteto komanda Vokietijoje kuria konkrečioms medžiagoms ir tolesniam apdorojimui skirtą duomenų bazę, taip pat konkrečioms programoms skirtą duomenų bazę, kad į projektavimo procesą automatiškai integruotų pacientų ir su gamyba susijusius poreikius. Svarbiausias projekto tikslas – pagaminti pagal užsakymą pagamintus, biologiškai absorbuojamus implantus, kurie atitiktų specifinius paciento reikalavimus ir leistų taikyti švelnesnius gydymo būdus.
paveikslėlį
△ Delfto mokslininkai naudoja porėtą geležį 3D spausdinimui biologiškai skaidomiems kaulų implantams
Kaulų implantų pažanga naudojant 3D spausdinimą
Delfto technologijos universiteto inžinieriai, naudodami ekstruzijos pagrindu sukurtą 3D spausdinimą, sukūrė porėtus geležies biologiškai skaidomus implantus, turinčius didelį potencialą pakeisti kaulą. Šiuos laikinus implantus organizmas gali absorbuoti, jie padeda sumažinti ilgalaikio uždegimo riziką ir leidžia suprojektuoti ir pagaminti porėtas struktūras, kurios gydo kritinius kaulų defektus.
paveikslėlį
△ Mokslininkai išsiaiškino, kaip panaudoti 3D spausdintuvus ir gelio pavidalo medžiagas, kuriose yra gyvų ląstelių, spausdinti į kaulus panašias struktūras
Tuo pačiu metu Australijos Naujojo Pietų Velso universiteto (UNSW) tyrėjai sukūrė naują technologiją, kuri gali 3D spausdinti į kaulus panašias struktūras, sudarytas iš gyvų ląstelių, galinčių pritaikyti kaulų audinių inžineriją, ligų modeliavimą ir vaistų patikrą. Technologijoje naudojami keraminiai dažai, kuriuos galima išspausti tiesiai į paveiktas vietas, kad būtų lengviau in situ atstatyti kremzlės ir kaulų defektus. Atradimas, atliktas bendradarbiaujant su docentu Kristopheriu Kilianu ir daktaru Imanu Roohani iš UNSW Chemijos mokyklos, leidžia spausdinti ląstelėmis užpildytus „skeletus“ kambario temperatūroje.
