Primena tehnologije metalne 3D štampe u oblasti medicine: Porozni materijali od legura titanijuma
Ostavi poruku
Potražnja za poroznim implantatima u liječenju defekta kosti je veliki izazov u području tkivnog inženjeringa. Integracija tehnologije metalne 3D štampe omogućava precizan dizajn parametara implantata kao što su veličina pora, poroznost i oblik pora, savršeno nadopunjujući nemogućnost tradicionalnih skela za koštane implantate da postignu ove ciljeve. Personalizirani implantati proizvedeni putem metalne 3D štampe nude vrhunsku biokompatibilnost i mehanička svojstva, značajno poboljšavajući rezultate pacijenata.
Titanijum i njegove legure pojavili su se sredinom 20. veka, uživajući široku medicinsku primenu zbog svoje male gustine, velike čvrstoće, otpornosti na koroziju i biokompatibilnosti. Od 1960-ih, čisti titanijum se koristi kao ljudski implant u kliničkim stomatološkim istraživanjima.
Naravno, medicinska primjena titanijumskih legura ima svoja ograničenja. Iako je modul elastičnosti titanijumskih legura niži nego kod drugih materijala, on je i dalje za red veličine veći od modula elastičnosti ljudske kortikalne i spužvaste kosti, što često dovodi do efekta "zaštićenja od stresa". Jednostavno rečeno, značajna razlika u modulu elastičnosti između implantata i recipijenta rezultira nedosljednom deformacijom kada je podvrgnut naprezanju. Dugotrajna upotreba-može dovesti do osteoporoze, ablacije kostiju, pa čak i klizanja implantata. Nadalje, neke komponente u legurama titanijuma su biotoksične, a dugotrajna upotreba također može izazvati patološke promjene u okolnom tkivu.
Da bi se bolje ublažio efekat "zaštićenja od stresa", potrebno je razviti porozne materijale za koštane implantate, s poroznošću kontroliranom između 65% i 80%. Tradicionalni porozni materijali proizvedeni primenom metalurgije praha, metode suspenzije i metode sinterovanja vlakana pate od male veličine pora, neravnomjerne distribucije pora i niske{3}}poroznosti. Integracija metalne tehnologije 3D štampanja efikasno je ublažila ove nedostatke.
Prije proizvodnje, prethodna-obrada za 3D štampanje metala omogućava precizno poravnavanje "idealnih fizičkih parametara" poroznog materijala kroz prilagođavanje podataka. Nadalje, inherentne prednosti metalnog 3D štampanja u personaliziranom prilagođavanju čine ga vrlo praktičnim rješenjem za rješavanje biološke varijabilnosti između pacijenata. Osim kvaliteta, tehnologija metalne 3D štampe, zahvaljujući velikom-formatu, više-laserskim mogućnostima, također je postigla novi krug napretka u brzini oblikovanja i masovnoj proizvodnji.
Što se tiče nedostataka biotoksičnosti, ovo pitanje je riješeno unapređenjem performansi materijala i proširenjem kategorija proizvoda. Nadalje, ovi napredak u materijalima pokreće dalji razvoj metalne 3D štampe u medicini, pa čak i drugim poljima.
U budućnosti, kako tehnologija 3D štampanja metala nastavlja da napreduje, 3D-štampane zamjene za leguru titanijuma će postati personalizirana, precizna medicinska tehnologija, koja se široko koristi u ortopediji i drugim medicinskim poljima, efikasno rješavajući brojne izazove liječenja.
