Οι παραδοσιακές θεραπείες οστικών ελαττωμάτων όπως τα εμφυτεύματα τιτανίου και τα αυτόλογα οστικά μοσχεύματα έχουν περιορισμούς στη θεραπεία μεγάλων οστικών ελαττωμάτων, τα οποία αφήνουν τον περιβάλλοντα οστικό ιστό ευάλωτο σε βλάβες. Για την αντιμετώπιση αυτών των ζητημάτων, το έργο BioStruct εργάζεται σε ένα βιοαπορροφήσιμο εμφύτευμα για μια πιο φιλική προς τα οστά προσέγγιση της θεραπείας.
εικόνα
△Το τρισδιάστατο εκτυπωμένο κράμα ψευδάργυρου-μαγνήσιου που αναπτύχθηκε από το Πανεπιστήμιο RWTH Aachen στη Γερμανία, το μοντέλο κάτω γνάθου από PLA συνδυάζεται με το εμφύτευμα που ταιριάζει με το ελάττωμα από ZnMg
Στις 20 Μαρτίου 2023, η Antarctic Bear έμαθε ότι ως μέρος του έργου BioStruct, το Πανεπιστήμιο RWTH του Άαχεν στη Γερμανία μελετούσε έναν νέο συνδυασμό κράματος ψευδαργύρου-μαγνήσιου για δομή πλέγματος. Πιστεύουν ότι η σύντηξη κλίνης με δέσμη λέιζερ (PBF-LB) είναι η μόνη διαδικασία που μπορεί να παράγει τέτοιες δομές.
εικόνα
△ Δομή πλέγματος από κράμα ψευδαργύρου-μαγνήσιου που κατασκευάζεται με τεχνολογία PBF-LB, με διάμετρο στήλης 200 μm
Σύντηξη κρεβατιού με ακτίνα λέιζερ, νέα ελπίδα για εμφυτεύματα ειδικά για τον ασθενή;
Η σύντηξη κρεβατιού με δέσμη λέιζερ ανοίγει νέες σχεδιαστικές επιλογές για εμφυτεύματα που μπορούν να καλύψουν συγκεκριμένες ανάγκες του ασθενούς, όπως η μηχανική καταπόνηση και η συμπεριφορά διάβρωσης στο σημείο εφαρμογής. Χρησιμοποιώντας μια προσέγγιση σχεδιασμού δομής πλέγματος, η γεωμετρία και η διάταξη των κυψελών πλέγματος δημιουργούνται παραμετρικά σύμφωνα με καθορισμένες απαιτήσεις. Η προκύπτουσα δομή πλέγματος είναι προσαρμοσμένη στη θέση του οστικού ελαττώματος και είναι έτοιμη για παραγωγή χρησιμοποιώντας την τεχνική PBF-LB.
Στη μελέτη, οι επιστήμονες πέτυχαν τελειοποίηση κόκκων και στοχευμένη μικροδομική προσαρμογή προσθέτοντας μικρή ποσότητα μαγνησίου στον ψευδάργυρο. Κατασκεύασαν την πρώτη δομή πλέγματος χρησιμοποιώντας ένα κράμα ψευδαργύρου-μαγνήσιου, το οποίο αποδείχθηκε ότι είναι αποτελεσματικό και αναπαραγώγιμο ως εμφύτευμα οστού γνάθου. Η δομή πλέγματος που χρησιμοποιείται στον επίδειξη έχει διάμετρο κολόνας 200 μm.
Τα ερευνητικά αποτελέσματα του έργου BioStruct θα εφαρμοστούν στην παραγωγή εμφυτευμάτων, σχεδιασμένων με βάση τη γνώση που αποκτήθηκε από την παραγωγή και τη βιοσυμβατότητα εμφυτευμάτων από κράμα ψευδαργύρου-μαγνήσιου. Επιπλέον, η διαδικασία σχεδιασμού θα είναι επίσης βελτιστοποιημένη και αυτοματοποιημένη.
Μπορεί να συνοψιστεί ότι η ομάδα του Πανεπιστημίου RWTH Aachen στη Γερμανία δημιουργεί μια ειδική βάση δεδομένων για υλικό και μετά την επεξεργασία, καθώς και μια βάση δεδομένων για συγκεκριμένες εφαρμογές, για να ενσωματώσει αυτόματα τις ανάγκες των ασθενών και τις σχετικές με την παραγωγή στη διαδικασία σχεδιασμού. Ο πρωταρχικός στόχος του έργου είναι η παραγωγή εξατομικευμένων, βιοαπορροφήσιμων εμφυτευμάτων που πληρούν συγκεκριμένες απαιτήσεις των ασθενών και επιτρέπουν τη χρήση πιο ήπιων θεραπειών.
εικόνα
△ Οι ερευνητές του Ντελφτ χρησιμοποιούν πορώδες σίδηρο για την τρισδιάστατη εκτύπωση βιοδιασπώμενων οστικών εμφυτευμάτων
Advances in bone implants through 3D printing
Χρησιμοποιώντας τρισδιάστατη εκτύπωση βασισμένη σε εξώθηση, μηχανικοί στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Ντελφτ δημιούργησαν βιοδιασπώμενα εμφυτεύματα από πορώδες σίδηρο με μεγάλες δυνατότητες να αντικαταστήσουν το οστό. Αυτά τα προσωρινά εμφυτεύματα μπορούν να απορροφηθούν από το σώμα, βοηθούν στη μείωση του κινδύνου μακροχρόνιας φλεγμονής και επιτρέπουν το σχεδιασμό και την κατασκευή πορωδών δομών που αντιμετωπίζουν κρίσιμα ελαττώματα των οστών.
εικόνα
△ Οι επιστήμονες έχουν επεξεργαστεί πώς να χρησιμοποιούν τρισδιάστατους εκτυπωτές και υλικά που μοιάζουν με γέλη που περιέχουν ζωντανά κύτταρα για την εκτύπωση δομών που μοιάζουν με οστά
Την ίδια στιγμή, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Νέας Νότιας Ουαλίας (UNSW) στην Αυστραλία δημιούργησαν μια νέα τεχνολογία που μπορεί να εκτυπώσει 3D δομές που μοιάζουν με οστά που αποτελούνται από ζωντανά κύτταρα, με πιθανές εφαρμογές στη μηχανική οστικού ιστού, τη μοντελοποίηση ασθενειών και τον έλεγχο φαρμάκων. Η τεχνολογία χρησιμοποιεί μελάνια με βάση το κεραμικό που μπορούν να εξωθηθούν απευθείας στις πληγείσες περιοχές για να διευκολύνουν την επιτόπια αναδόμηση των ελαττωμάτων του χόνδρου και των οστών. Η ανακάλυψη, που έγινε σε συνεργασία με τον αναπληρωτή καθηγητή Kristopher Kilian και τον Dr Iman Roohani από τη Χημική Σχολή του UNSW, επιτρέπει την εκτύπωση «σκελετών» γεμάτων κυττάρων σε θερμοκρασία δωματίου.
