Australijscy naukowcy zabłysnęli za pomocą powlekanych diamentem trójwymiarowych implantów tytanowych

Oprócz naprawdę fajnego pomysłu, że ludzie mogą kiedyś wypróbować wyświechtane implanty, diamentowa powłoka na trójwymiarowych implantach z tytanu może rzeczywiście poprawić sposób, w jaki ludzkie ciało akceptuje implanty do zastosowań ortopedycznych i biomedycznych.

Tytan, jak wiemy, jest dokładnym i niezawodnym metalem do zastosowania w implantach medycznych i specyficznych dla pacjenta. Ale nie jest bez własnego zestawu problemów, ponieważ związki chemiczne na tytanie mogą zapobiegać interakcji kości i tkanki z implantami biomedycznymi, co powoduje, że ciało odrzuca materiał. Zastosowanie tego niedrogiego, syntetycznego diamentu do powlekania implantów może rozwiązać ten problem.

Inżynier biomedyczny Dr. Kate Fox i jej zespół z Wydziału Inżynierii RMIT Uniwersytetu dokonali przełomu dzięki zastosowaniu trójwymiarowych, powlekanych diamentem implantów tytanowych , chociaż nie byłoby to możliwe bez nowych osiągnięć w tytanowych rusztowaniach z nadrukami 3D przez uniwersyteckie Centrum Zaawansowanych Technologii.

Dr. Fox wyjaśnił: "Obecnie złotym standardem dla implantów medycznych jest tytan, ale zbyt często implanty tytanowe nie współdziałają z naszymi ciałami tak, jak tego potrzebujemy.

" Aby obejść ten problem, użyliśmy diamentu na Rusztowania 3D do tworzenia powłok powierzchniowych lepiej dopasowujących się do komórek powszechnie spotykanych u ssaków. Używamy detonacyjnych nanodiamentów do stworzenia powłoki, która jest tańsza niż proszek tytanowy. Ta powłoka nie tylko sprzyja lepszemu przyłączeniu komórek do leżącej pod spodem warstwy diamentowo-tytanowej, ale także sprzyja proliferacji komórek ssaków. Diament wzmacnia integrację żywej kości z sztucznym implantem i redukuje przywiązanie bakterii przez dłuższy czas. Nasza powłoka diamentowa może nie tylko zapewnić lepszą biokompatybilność implantów z nadrukiem 3D, ale może również poprawić ich zużycie i odporność. To wyjątkowy biomateriał. "

Zespół współpracujący składa się z naukowców z wielu różnych dziedzin z Uniwersytetu RMIT, Uniwersytetu w Melbourne, Mikrobiologii i Mikroanalizy RMIT (RMMF), Uniwersytetu Technologicznego Swinburne oraz Instytut Zdrowia i Innowacji Biomedycznych w Queensland University of Technology.

Wspólnie opublikowali artykuł na temat swojej pracy zatytułowany "Polikrystaliczna powłoka diamentowa z dodatkiem wyprodukowanego tytanu do zastosowań biomedycznych" w czasopiśmie ACS Materiały i interfejsy aplikacyjne; współautorami są: Aaqil Rifai, Nhiem Tran, Desmond W.Lau, Aaron Elbourne, Hualin Zhan, Alastair D. Stacey, Edwin LH Mayes, Avik Sarker, Elena P. Ivanova, Russell J. Crawford, Phong A. Tran, Brant C. Gibson, Andrew D. Greentree, Elena Pirogova i Dr Fox.

Streszczenie brzmi: "Produkcja dodatków przy użyciu selektywnego laserowo stapianego tytanu (SLM-Ti) służy do tworzenia niestandardowych przedmiotów w wielu różnych dziedzinach, takich jak medycyna, obrona i lotnictwo. Pomimo dużego postępu w zastosowaniach implantów ortopedycznych, takich jak implanty "just in time", nadal istnieją znaczące wyzwania w odniesieniu do osseointegracji materiału i podatności na kolonizację bakterii na implancie. Tutaj pokazujemy, że powłoki z polikrystalicznego diamentu na tych próbkach tytanu mogą polepszyć interakcję z rusztowaniem biologicznym, poprawiając zastosowanie implantów medycznych. Wysoce dopasowująca się powłoka wykazywała doskonałe wiązanie z podłożem. W porównaniu z niepowlekanym SLM-Ti próbki pokryte diamentem wykazywały wzmożony wzrost komórek ssaczych, wzbogaconą depozycję apatytu i zmniejszoną aktywność drobnoustrojów S. aureus. Wyniki te otwierają nowe możliwości dla nowych powłok na urządzeniach SLM-Ti w ogóle, a szczególnie obiecują udoskonalone implanty biomedyczne. "

Diament był stosowany do powlekania stentów sercowo-naczyniowych oraz bioniki i protetyki, a teraz implantów ortopedycznych . Według Rifai, doktoranta pracującego z Dr. Fox, diament jest skutecznym materiałem do tego typu celów, ponieważ węgiel jest już jednym z głównych składników w ludzkim ciele.

"Węgiel ma niesamowity poziom biokompatybilności. Nasze ciało chętnie akceptuje diamenty jako platformę dla złożonych połączeń materiałowych, "powiedział Rifai.

Proces plazmowy w mikrofalówce w Melbourne Center for Nanofabrykacja został wykorzystany do stworzenia powłoki z biomateriału, stworzonej przez połączenie diamentów i diamentów. rusztowania tytanowe. Po wyjęciu z kuchenki mikrofalowej tytan jest całkowicie pokryty powłoką nanodiamentową.

"Przed wdrożeniem takiej technologii minie wiele lat. Przed nami wiele kroków. zobacz, jak to jest dostępne dla pacjentów ", powiedział dr Fox.

" Ale zrobiliśmy pierwszy ważny krok w długą i potencjalnie niewiarygodną podróż. "

Zespół będzie Kontynuuj koncentrację na tym, jak ta technologia może zostać wykorzystana do poprawy ortopedii.

"Druk 3D to przełomowa rewolucja we współczesnym świecie. Dzięki drukowaniu 3D możemy zaprojektować specyficzne dla pacjenta implantyStopień medyczny. Technologia jest szybka, dokładna, niezawodna i oszczędza czas pracy "- powiedział Rifai.