Traditionelle knogledefektbehandlinger såsom titaniumimplantater og autologe knogletransplantater har begrænsninger i behandlingen af store knogledefekter, som efterlader det omgivende knoglevæv sårbart over for beskadigelse. For at løse disse problemer arbejder BioStruct-projektet på et bioresorberbart implantat til en mere knoglevenlig tilgang til heling.
billede
△Den 3D-printede zink-magnesium-legering udviklet af RWTH Aachen University i Tyskland, mandible-modellen lavet af PLA er kombineret med det defekt-matchende implantat lavet af ZnMg
Den 20. marts 2023 erfarede Antarctic Bear, at RWTH Aachen University i Tyskland som en del af BioStruct-projektet studerede en ny kombination af zink-magnesiumlegering til gitterstruktur. De mener, at laserstrålepulverbedfusion (PBF-LB) er den eneste proces, der er i stand til at producere sådanne strukturer.
billede
△ Zink-magnesiumlegering gitterstruktur fremstillet ved hjælp af PBF-LB teknologi, med en søjlediameter på 200 μm
Laserstrålepulverbedfusion, nyt håb for patientspecifikke implantater?
Laserstrålepulverbedfusion åbner op for nye designmuligheder for implantater, der kan opfylde specifikke patientbehov såsom mekanisk belastning og korrosionsadfærd på applikationsstedet. Ved hjælp af en gitterstrukturdesigntilgang skabes geometrien og arrangementet af gitterceller parametrisk i henhold til specificerede krav. Den resulterende gitterstruktur er skræddersyet til placeringen af knogledefekten og er klar til produktion ved hjælp af PBF-LB-teknikken.
I undersøgelsen opnåede forskerne kornforfining og målrettet mikrostrukturel justering ved at tilføje en lille mængde magnesium til zink. De fremstillede den første gitterstruktur ved hjælp af en zink-magnesium-legering, som blev påvist at være effektiv og reproducerbar som et kæbebensimplantat. Gitterstrukturen brugt i demonstratoren har en søjlediameter på 200 μm.
Forskningsresultaterne fra BioStruct-projektet vil blive anvendt til produktion af implantater, designet på baggrund af viden opnået fra produktion og biokompatibilitet af zink-magnesiumlegeringer. Derudover vil designprocessen også blive optimeret og automatiseret.
Det kan opsummeres, at RWTH Aachen University-teamet i Tyskland opretter en materiale- og efterbehandlingsspecifik database samt en applikationsspecifik database for automatisk at integrere patient- og produktionsrelaterede behov i designprocessen. Det overordnede mål for projektet er at producere skræddersyede, bioabsorberbare implantater, der opfylder specifikke patientkrav og tillader brug af skånsommere behandlinger.
billede
△ Delft-forskere bruger porøst jern til at 3D-printe biologisk nedbrydelige knogleimplantater
Fremskridt inden for knogleimplantater gennem 3D-print
Ved hjælp af ekstruderingsbaseret 3D-printning har ingeniører ved Delft University of Technology skabt porøse jern bionedbrydelige implantater med stort potentiale til at erstatte knogle. Disse midlertidige implantater kan absorberes af kroppen, hjælpe med at reducere risikoen for langvarig inflammation og tillader design og fremstilling af porøse strukturer, der behandler kritiske knogledefekter.
billede
△Forskere har fundet ud af, hvordan man bruger 3D-printere og gel-lignende materialer indeholdende levende celler til at printe knoglelignende strukturer
Samtidig har forskere ved University of New South Wales (UNSW) i Australien skabt en ny teknologi, der kan 3D-printe knoglelignende strukturer sammensat af levende celler, med potentielle anvendelser inden for knoglevævsteknik, sygdomsmodellering og lægemiddelscreening. Teknologien bruger keramisk-baseret blæk, der kan ekstruderes direkte ind i berørte områder for at lette in situ rekonstruktion af brusk- og knogledefekter. Opdagelsen, lavet i samarbejde med lektor Kristopher Kilian og Dr. Iman Roohani fra UNSW's School of Chemistry, muliggør udskrivning af cellefyldte 'skeletter' ved stuetemperatur.
