Traditionella bendefektbehandlingar som titanimplantat och autologa bentransplantat har begränsningar vid behandling av stora bendefekter, som gör den omgivande benvävnaden sårbar för skador. För att ta itu med dessa problem arbetar BioStruct-projektet på ett bioresorberbart implantat för en mer benvänlig inställning till läkning.
bild
△Den 3D-tryckta zink-magnesiumlegeringen utvecklad av RWTH Aachen University i Tyskland, underkäksmodellen gjord av PLA kombineras med det defektmatchande implantatet av ZnMg
Den 20 mars 2023 fick Antarctic Bear veta att RWTH Aachen University i Tyskland som en del av BioStruct-projektet studerade en ny kombination av zink-magnesiumlegering för gitterstruktur. De tror att laserstrålepulverbäddfusion (PBF-LB) är den enda processen som kan producera sådana strukturer.
bild
△ Gitterstruktur av zink-magnesiumlegering tillverkad med PBF-LB-teknik, med en kolonndiameter på 200 μm
Laserstrålepulverbäddfusion, nytt hopp för patientspecifika implantat?
Laserstrålepulverbäddfusion öppnar upp för nya designalternativ för implantat som kan möta specifika patientbehov såsom mekanisk påfrestning och korrosionsbeteende på applikationsplatsen. Med hjälp av en konstruktionsmetod för gitterstruktur skapas geometrin och arrangemanget av gitterceller parametriskt enligt specificerade krav. Den resulterande gitterstrukturen är skräddarsydd för platsen för bendefekten och är redo för produktion med PBF-LB-tekniken.
I studien uppnådde forskarna kornförfining och riktade mikrostrukturella justeringar genom att tillsätta en liten mängd magnesium till zink. De tillverkade den första gitterstrukturen med en zink-magnesiumlegering, som visade sig vara effektiv och reproducerbar som ett käkbensimplantat. Gitterstrukturen som används i demonstratorn har en pelardiameter på 200 μm.
Forskningsresultaten från BioStruct-projektet kommer att tillämpas på produktion av implantat, utformade utifrån kunskapen från produktion och biokompatibilitet av zink-magnesiumlegeringsimplantat. Dessutom kommer designprocessen också att optimeras och automatiseras.
Det kan sammanfattas att teamet från RWTH Aachen University i Tyskland skapar en material- och efterbearbetningsspecifik databas, såväl som en applikationsspecifik databas, för att automatiskt integrera patient- och produktionsrelaterade behov i designprocessen. Det övergripande målet med projektet är att producera skräddarsydda, bioabsorberbara implantat som uppfyller specifika patientkrav och tillåter användning av skonsammare behandlingar.
bild
△ Delft-forskare använder poröst järn för att 3D-printa biologiskt nedbrytbara benimplantat
Framsteg inom benimplantat genom 3D-utskrift
Med hjälp av extruderingsbaserad 3D-utskrift har ingenjörer vid Delfts tekniska universitet skapat biologiskt nedbrytbara implantat av poröst järn med stor potential att ersätta ben. Dessa tillfälliga implantat kan absorberas av kroppen, hjälpa till att minska risken för långvarig inflammation och möjliggör design och tillverkning av porösa strukturer som behandlar kritiska skelettdefekter.
bild
△Forskare har utarbetat hur man använder 3D-skrivare och gelliknande material som innehåller levande celler för att skriva ut benliknande strukturer
Samtidigt har forskare vid University of New South Wales (UNSW) i Australien skapat en ny teknik som kan 3D-printa benliknande strukturer som består av levande celler, med potentiella tillämpningar inom benvävnadsteknik, sjukdomsmodellering och läkemedelsscreening. Tekniken använder keramikbaserat bläck som kan extruderas direkt i drabbade områden för att underlätta in situ-rekonstruktion av brosk- och bendefekter. Upptäckten, gjord i samarbete med docent Kristopher Kilian och Dr Iman Roohani från UNSW:s School of Chemistry, möjliggör utskrift av cellfyllda "skelett" vid rumstemperatur.
