Badacze przetestowali trójwymiarowe struktury kratowe jako implanty, aby ułatwić wzrost kości

Grupa naukowców przeprowadziła niedawno badania, w których wykorzystali drukowanie 3D metodą selektywnego topienia laserowego (SLM) w celu wygenerowania tytanowych struktur sieciowych jako rusztowań do regeneracji kości. Wyniki badań opublikowano w artykule zatytułowanym "Mikroarchitektura kraty osteokondukcyjnej w celu zoptymalizowanej regeneracji kości", do której można uzyskać dostęp.

"Materiały zastępcze kości muszą zostać zaakceptowane przez organizm i powinny zostać klinicznie zinfiltrowane tkanką kostną w krótkim czasie, więc idealnie są osteokondukcyjne "- wyjaśniają naukowcy. "Inżynieria tkanki kostnej biomateriałów osteokondukcyjnych, podobnie jak inne metody inżynierii tkankowej, zwykle opiera się na połączeniu komórek, czynników bioaktywnych i rusztowania biomateriałowego, aby ułatwić i przyspieszyć regenerację tkanki kostnej."

Kształt rusztowania kostnego może być zaprojektowany tak, aby idealnie pasował do rozmiaru i kształtu ubytku kości. W badaniu badacze wydrukowali trójwymiarowe struktury tytanu zastępujące kości u królików, korzystając z oprogramowania SOLIDWORKS do projektowania implantów CD3D .

"Zewnętrzna makrogeometria implantów jest zaprojektowana jako schodkowe cylindry o średnicy odpowiednio 7,5 mm, 6 mm i wysokości 4,2 mm" - twierdzą naukowcy. "Wewnętrzna mikroarchitektura jest konstruowana przez wycięcie symetrycznie ułożonych kwadratowych kanałów we wszystkich trzech prostopadłych kierunkach, patrz Figura 1. Na podstawie najbardziej obiecujących parametrów rusztowania z literatury, szerokość kanałów w (odległość między prętami) a grubość ścianki s (kaliber pręta) pozostałych kratownic zmienia się systematycznie w taki sposób, aby uformować kompletne warstwy komórek sześciennych wzdłuż cylindrycznej osi głównej (patrz rys. 1 dla przeglądu projektów i Tabela 1 dla wartości strukturalnych). Wreszcie, drobny pierścień o średnicy 0,2 mm uzupełnia najbardziej wysunięty brzeg ramy, zamykając ostatnią warstwę i zapobiegając ostrym krawędziom podczas operacji. "

Implanty były drukowane w 3D przy użyciu Realizera 250HT z rozwiązań SLM. W badaniu wykorzystano 18 dorosłych królików; byli zakwaterowani w grupach od dwóch do czterech osób i każdy z nich miał przydzielone losowo cztery rusztowania. Po czterech tygodniach implanty zostały usunięte i zbadane, aby zobaczyć, jak dobrze stymulowały wzrost kości, z rozróżnieniem pomiędzy implantami o różnej odległości między prętami i kalikiem pręta w kratownicowej mikroarchitekturze tytanowej. Wyniki pokazały, że najlepsze wyniki uzyskano na pręcieodległość 0,8 mm i kaliber pręta od 0,3 do 0,4 mm.

"Ponieważ AM i 3DP w wielu przypadkach dają mikroarchitekturę kratową, wyniki te sugerują pokonanie dawnego dogmatu na kanałach od 0,3 do 0,5 mm i zastąpić je kanałami o wielkości 0,8 mm dla substytutów kości, w których wrastanie kości musi nastąpić szybko i sprawnie, "podsumowują naukowcy.

Autorami publikacji są Michael De Wild, Chafik Ghayor, Simon Zimmerman, Jasmine Rüegg, Flora Nicholls, Felix Schuler, Tse-Hsiang Chen i Franz Z. Weber.