Traditionele behandelingen voor botdefecten, zoals titaniumimplantaten en autologe bottransplantaten, hebben beperkingen bij de behandeling van grote botdefecten, waardoor het omliggende botweefsel kwetsbaar wordt voor beschadiging. Om deze problemen aan te pakken, werkt het BioStruct-project aan een bioresorbeerbaar implantaat voor een meer botvriendelijke benadering van genezing.
afbeelding
△De 3D-geprinte zink-magnesiumlegering, ontwikkeld door de RWTH Aachen University in Duitsland, het onderkaakmodel van PLA wordt gecombineerd met het defect-matching implantaat van ZnMg
Op 20 maart 2023 hoorde Antarctic Bear dat de RWTH Aachen University in Duitsland als onderdeel van het BioStruct-project een nieuwe combinatie van zink en magnesiumlegering voor roosterstructuur bestudeerde. Ze zijn van mening dat poederbedfusie met laserstraal (PBF-LB) het enige proces is dat in staat is om dergelijke structuren te produceren.
afbeelding
△ Roosterstructuur van zink-magnesiumlegering vervaardigd met behulp van PBF-LB-technologie, met een kolomdiameter van 200 μm
Laserstraal poederbedfusie, nieuwe hoop voor patiëntspecifieke implantaten?
Laserstraal-poederbedfusie opent nieuwe ontwerpopties voor implantaten die kunnen voldoen aan specifieke patiëntbehoeften, zoals mechanische belasting en corrosiegedrag op de plaats van aanbrengen. Met behulp van een ontwerpbenadering van een roosterstructuur worden de geometrie en rangschikking van roostercellen parametrisch gemaakt volgens gespecificeerde vereisten. De resulterende roosterstructuur is afgestemd op de locatie van het botdefect en is klaar voor productie met behulp van de PBF-LB-techniek.
In de studie bereikten de wetenschappers korrelverfijning en gerichte microstructurele aanpassing door een kleine hoeveelheid magnesium aan zink toe te voegen. Ze vervaardigden de eerste roosterstructuur met behulp van een zink-magnesiumlegering, waarvan werd aangetoond dat deze effectief en reproduceerbaar was als kaakbotimplantaat. De roosterstructuur die in de demonstrator wordt gebruikt, heeft een pilaardiameter van 200 μm.
De onderzoeksresultaten van het BioStruct-project zullen worden toegepast op de productie van implantaten, ontworpen op basis van de kennis die is opgedaan bij de productie en biocompatibiliteit van implantaten van zink-magnesiumlegering. Daarnaast wordt ook het ontwerpproces geoptimaliseerd en geautomatiseerd.
Samenvattend kan worden gesteld dat het team van de RWTH Aachen University in Duitsland bezig is met het creëren van een materiaal- en nabewerkingsspecifieke database, evenals een toepassingsspecifieke database, om patiënt- en productiegerelateerde behoeften automatisch te integreren in het ontwerpproces. Het overkoepelende doel van het project is om op maat gemaakte, biologisch absorbeerbare implantaten te produceren die voldoen aan de specifieke eisen van de patiënt en het gebruik van zachtere behandelingen mogelijk maken.
afbeelding
△ Delftse onderzoekers gebruiken poreus ijzer om biologisch afbreekbare botimplantaten te 3D-printen
Vooruitgang in botimplantaten door 3D-printen
Met behulp van op extrusie gebaseerd 3D-printen hebben ingenieurs van de Technische Universiteit Delft poreuze ijzeren biologisch afbreekbare implantaten gemaakt met een groot potentieel om bot te vervangen. Deze tijdelijke implantaten kunnen door het lichaam worden opgenomen, helpen het risico op langdurige ontsteking te verminderen en maken het ontwerp en de fabricage mogelijk van poreuze structuren die kritieke botdefecten behandelen.
afbeelding
△Wetenschappers hebben ontdekt hoe ze 3D-printers en gelachtige materialen met levende cellen kunnen gebruiken om botachtige structuren te printen
Tegelijkertijd hebben onderzoekers van de University of New South Wales (UNSW) in Australië een nieuwe technologie ontwikkeld die botachtige structuren bestaande uit levende cellen in 3D kan printen, met mogelijke toepassingen in botweefselengineering, ziektemodellering en geneesmiddelenscreening. De technologie maakt gebruik van op keramiek gebaseerde inkten die rechtstreeks in de getroffen gebieden kunnen worden geëxtrudeerd om in situ reconstructie van kraakbeen- en botdefecten te vergemakkelijken. De ontdekking, gedaan in samenwerking met universitair hoofddocent Kristopher Kilian en dr. Iman Roohani van de School of Chemistry van UNSW, maakt het printen van met cellen gevulde 'skeletten' bij kamertemperatuur mogelijk.
