Η τρισδιάστατη εκτύπωση πορωδών εμφυτευμάτων για τη θεραπεία οστικών ελαττωμάτων αποτελεί μια νέα καινοτομία στον τομέα της μηχανικής ιστών. Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης, μπορεί να πραγματοποιηθεί ακριβής σχεδιασμός μικροπόρων με βάση φυσικές παραμέτρους όπως το μέγεθος των πόρων, το πορώδες, το σχήμα των πόρων και την τοπογραφία της επιφάνειας του υλικού του εμφυτεύματος. Αυτό το πλεονέκτημα είναι δύσκολο να συγκριθεί με τα παραδοσιακά ικριώματα οστικών εμφυτευμάτων, επομένως μπορούν να παραχθούν εξατομικευμένα εμφυτεύματα με πιο ιδανική βιοσυμβατότητα και μηχανικές ιδιότητες που μπορούν να καλύψουν πλήρως τις ανάγκες των ασθενών.
Γιατί να επιλέξετε κράμα τιτανίου
Το τιτάνιο και τα κράματα τιτανίου είναι ένα είδος μεταλλικών υλικών που άρχισαν να αναπτύσσονται σταδιακά μόνο στα μέσα του 20ού αιώνα. Έχει τα χαρακτηριστικά της χαμηλής πυκνότητας, της υψηλής ειδικής αντοχής, της καλής αντοχής στη διάβρωση και της καλής βιοσυμβατότητας. Χρησιμοποιείται ευρέως στους τομείς της αεροδιαστημικής, της πετροχημικής, της ιατρικής και της υγείας.
Το πρώτο στάδιο
Όσον αφορά την εφαρμογή του τιτανίου σε ιατρικά εμφυτεύματα, ήδη από το 1940, οι μελετητές ανέφεραν την αδράνεια μεταξύ εμφυτευμάτων τιτανίου και μηριαίων οστών ποντικών. Το 1951, ορισμένοι μελετητές επιβεβαίωσαν περαιτέρω ότι το καθαρό τιτάνιο έχει καλύτερη βιοσυμβατότητα από άλλα παραδοσιακά υλικά εμφυτευμάτων. Ωστόσο, λόγω του υψηλού κόστους παραγωγής κραμάτων τιτανίου και της ώριμης αγοράς ανοξείδωτου χάλυβα σε εμφυτεύματα, η εφαρμογή και η ανάπτυξη κραμάτων τιτανίου στον ιατρικό τομέα ήταν σχετικά αργή.
Δεύτερο επίπεδο
Από τη δεκαετία του 1960, το καθαρό τιτάνιο χρησιμοποιείται στην κλινική στοματική έρευνα ως ανθρώπινο εμφύτευμα. Με την ανάπτυξη κραμάτων Ti-6Al-4V με άριστη απόδοση, τα κράματα τιτανίου έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούνται ευρέως στην αγορά ιατρικών εμφυτευμάτων.
Το πρόβλημα που αντιμετωπίζουμε
Παρόλο που το μέτρο ελαστικότητας του Ti-6Al-4V είναι μόνο περίπου 114GPa, το οποίο είναι χαμηλότερο από άλλα βιολογικά υλικά όπως ο ανοξείδωτος χάλυβας και το κράμα κοβαλτίου-χρωμίου, εξακολουθεί να είναι υψηλότερο από το μέγεθος του ανθρώπινου φλοιώδους οστού (15-25GPa) και του σπογγώδους οστού (0.05-3GPa). Μια τόσο μεγάλη διαφορά θα προκαλέσει το λεγόμενο φαινόμενο "θωράκισης από τάση", το οποίο θα προκαλέσει απορρόφηση οστού γύρω από το εμφύτευμα μακροπρόθεσμα, ακόμη και θα προκαλέσει την ολίσθηση του εμφυτεύματος, μειώνοντας το ποσοστό επιτυχίας της εμφύτευσης οστού.
Το φαινόμενο «θωράκισης από τάση» αναφέρεται στο μέτρο ελαστικότητας του βιολογικού εμφυτεύματος (>100GPa) και στο μέτρο ελαστικότητας του οστού-υποδοχέα.
Ταυτόχρονα, τα στοιχεία Al, V και άλλα που περιέχονται στη σύνθεση έχουν κάποια βιολογική τοξικότητα. Η μακροχρόνια χρήση στο ανθρώπινο σώμα θα προκαλέσει αλλοιώσεις στους ιστούς γύρω από το εμφύτευμα και θα προκαλέσει συμπτώματα όπως εγκεφαλοπάθεια και αναιμία. Δεν είναι κατάλληλο για μακροχρόνια χρήση στο ανθρώπινο σώμα.
Βιολογική τοξικότητα διαλύματος
Τα τελευταία χρόνια, για βιολογικά κράματα τιτανίου, οι ερευνητές έχουν αναπτύξει κράματα Gum που περιέχουν Ti-Nb-Ta-Zr και κράματα TLM που περιέχουν Ti-Nb-Zr-Mo-Sn με χαρακτηριστικά μη τοξικότητας και χαμηλού μέτρου ελαστικότητας. Και κράματα Ti2448 που περιέχουν Ti-Nb-Zr-Sn, κ.λπ., όλα αυτά τα κράματα χρησιμοποιούν Nb, Zr, Mo και άλλα στοιχεία με καλή βιοσυμβατότητα. Πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι η βιολογική απόδοση τέτοιων κραμάτων τιτανίου, όπως η προώθηση και η ευαισθητοποίηση των οστών, είναι καλύτερη από τα Ti-6Al-4V και Ti-6Al-7Nb που χρησιμοποιούνται σε παραδοσιακά εμφυτεύματα.
Θωράκιση από τάση
Τα ερευνητικά δεδομένα δείχνουν ότι η ανάπτυξη πορωδών υλικών μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά το μέτρο ελαστικότητας, να παρέχει φυσικό χώρο για την ανάπτυξη των οστών και να ενισχύσει τη στερέωση των οστών. Για τα πορώδη υλικά εμφυτευμάτων οστών, ορισμένοι μελετητές έχουν αναφέρει ότι το πορώδες πρέπει να ελέγχεται μεταξύ 65% και 80%. Για τα υλικά εμφυτευμάτων με υπερβολικό πορώδες, το πορώδες θα μειώσει σημαντικά την αντοχή σε θλίψη και τις ιδιότητες κόπωσης του υλικού, οι οποίες δύσκολα μπορούν να καλύψουν τις κανονικές απαιτήσεις χρήσης του υλικού. Ενώ το πορώδες υλικό κάτω από αυτήν την τιμή έχει υψηλότερη πυκνότητα, επηρεάζει τον οστίτη ιστό να αναπτυχθεί μέσα στο υλικό και μειώνει την αντοχή σύνδεσης μεταξύ του εμφυτεύματος και του υλικού.
Σύγκριση της παραδοσιακής μεθόδου VS τρισδιάστατης εκτύπωσης
Προκειμένου να ικανοποιηθούν οι απαιτήσεις σχεδιασμού του πορώδους των προαναφερθέντων υλικών, οι παραδοσιακές μέθοδοι παρασκευής πορωδών υλικών κραμάτων τιτανίου περιλαμβάνουν κυρίως: μέθοδο μεταλλουργίας σκόνης, μέθοδο πολτού και μέθοδο σύντηξης ινών.
Ωστόσο, τα πορώδη υλικά που παράγονται με τέτοιες μεθόδους έχουν γενικά μικρές διαμέτρους πόρων, ανομοιόμορφη κατανομή πόρων, χαμηλό διαπερατό πορώδες ή μεγάλο αριθμό μικροπόρων στη δομή του τοιχώματος των πόρων, γεγονός που περιορίζει την περαιτέρω ανάπτυξή τους στον τομέα των βιοϋλικών. Τα τελευταία χρόνια, με την εισαγωγή της τεχνολογίας «τρισδιάστατης εκτύπωσης», λόγω των χαρακτηριστικών επεξεργασίας της, τα πλεονεκτήματα της χρήσης τρισδιάστατης εκτύπωσης για την κατασκευή πορωδών υλικών έχουν γίνει πιο εμφανή.
Στο μέλλον, με την επίλυση του πορώδους και του μεγέθους των πόρων των πορωδών υλικών, του μέτρου ελαστικότητας, της βιολογικής τοξικότητας και άλλων ζητημάτων, καθώς και με την ενσωμάτωση και την ανακάλυψη διαφόρων κλάδων, όπως η επιστήμη των υλικών, η τεχνολογία βλαστοκυττάρων κ.λπ., η τρισδιάστατη εκτύπωση υποκατάστατων κραμάτων τιτανίου θα γίνει ένα είδος προσωπικότητας. Η προηγμένη και ακριβής ιατρική τεχνολογία χρησιμοποιείται ευρέως στις ορθοπεδικές κλινικές για την αποτελεσματική επίλυση των προβλημάτων θεραπείας της αποκατάστασης των οστών.
Θήκη εκτύπωσης κράματος τιτανίου λέιζερ Raiming
αναφορές:
"Ιδιότητες εφελκυσμού πορώδους δομής δοκιδωτού οστού από τρισδιάστατα εκτυπωμένο κράμα τιτανίου"
"Πειραματική Μελέτη σε Ζώα σχετικά με την Επίδραση της Τρισδιάστατης Εκτύπωσης της Δομής των Πόρων από Πορώδες Κράμα Τιτανίου στην Επίδραση της Ενδοβλάστησης των Οστών"
"Πρόοδος της έρευνας για την τρισδιάστατη εκτύπωση ιατρικών κραμάτων τιτανίου"
Μάθετε για τα τελευταία προϊόντα και τις εκπτώσεις μας μέσω SMS ή email