Fraunhofer opracowuje nową technologię Plasma Jet do druku 3D Dostosowane implanty kości

Naukowcy z Instytutu Fraunhofera zajmującego się inżynierią powierzchni i cienkimi foliami IST opracowali technikę, która obejmuje drukowanie implantów kostnych 3D, które są precyzyjnie dopasowane, stabilne i zmienne pod względem wymiarów. Konwencjonalne metody obróbki powierzchni, w których stosuje się techniki niskiego ciśnienia lub ciśnienia atmosferycznego, mają ograniczoną penetrację do wnętrza implantów kostnych, ale technika Fraunhofera wykorzystuje strumień plazmowy do nakładania powłoki promującej wzrost komórek na wnętrze, jak również na zewnętrz implantów.

Urządzenie przedmuchuje zimny strumień plazmy zawierającej grupy reaktywne bezpośrednio na warstwy drukowane 3D. Grupy aminowe następnie wiążą się z powierzchnią i zapewniają, że komórki kostne znajdują dogodny substrat do przylegania. Technika różni się od innych tym, że procesy drukowania i powlekania 3D są połączone w jednym urządzeniu. Do powlekania nie jest wymagane wstępne traktowanie chemiczne rozpuszczalnikami, więc procedura jest zarówno opłacalna, jak i przyjazna dla środowiska.

Implant jest zbudowany wokół rusztowania wykonanego ze specjalnego kopolimeru, który jest formowany na naturalnej kości. Technika pozwala na dostosowanie do potrzeb pacjenta, precyzyjnie dopasowaną konstrukcję i stabilność.

"Naszym celem jest jak najszybsze przejście komórek kości do struktury syntetycznej i ostatecznie wymiana implantu, który jest rozkładany stopniowo poprzez własne enzymy organizmu "- powiedział dr Jochen Borris, który kieruje działem Life Science i Ekologii w Fraunhofer IST.

Stabilność mechaniczną implantu można kontrolować przez gęstość 3D drukowana struktura rusztowania, a także specjalne wypełniacze dodawane do kopolimeru. Im wyższe stężenie wypełniacza, tym stabilniejszy będzie implant.

"Ten rozwój opracowany przez naszych partnerów projektu z Maastricht University umożliwia indywidualną zmianę stabilności wewnątrz implantu. Podobnie jak naturalne kości, implanty mogą mieć teraz obszary o różnych mocach ", powiedział dr Thomas Neubert, kierownik projektu UE w Fraunhofer IST.

Aktywne składniki leków, takie jak antybiotyki, mogą być również zawarte w wypełniaczu, aby zmniejszyć ryzyko infekcji.

Następnym krokiem dla zespołu projektowego jest zmodyfikowanie techniki i dostosowanie jej do dojrzałości aplikacji. Konfiguracja eksperymentalna jest nadal w skali laboratoryjnej.

"Obecnie pracujemy nad uproszczeniem procesu i uczynieniem go bardziej stabilnym. Aby móc dalej rozwijać się i prowadzić badania kliniczne, jesteśmyw sprawie poszukiwania partnerów przemysłowych "- powiedział dr Borris. "Innowacyjna technika oferuje wiele możliwości precyzyjnego dopasowania implantów kostnych do indywidualnych potrzeb pacjentów. Dzięki naszej metodzie jesteśmy w stanie kontrolować kształt, porowatość, stabilność mechaniczną i właściwości biomechaniczne oraz zmieniać je w obrębie implantów. Oznacza to, że możemy wytwarzać obszary o różnych mocach lub porowatościach, które mogą być również powlekane różnymi grupami funkcyjnymi. " CD3D .

Ta technika ma duży potencjał w leczeniu pacjentów z rakiem lub poważnymi złamaniami. W przyszłości chodzi o to, aby lekarze mogli formułować szczegółowe wymagania dla każdego pacjenta w oparciu o zeskanowane obrazy, a następnie przesłać je do drukarni medycznych, w których wydrukowanoby implanty pacjenta specyficzne dla pacjenta.