Hybrydowe meta-biomateriały stosowane do lepszych, bardziej długotrwałych wydruków 3D z implantem biodrowym

Według uniwersytetu liczba protez stawu biodrowego na całym świecie powinna wzrosnąć do 2,5 miliona rocznie do 2020 roku, ale około 10% tych implantów nie zostanie trwale ustalonych w 10 lat po operacji, ponieważ obecna technologia wygrała " t na to pozwól. Naukowcy położyli głowy, aby opracować rozwiązanie umożliwiające rozluźnienie implantów i znaleźli to w nowym metaimplantzie.

Ten nowy implant, stworzony za pomocą drukarki 3D i istniejących biomateriałów, łączy w sobie konwencjonalny meta-biomateriał. z auksetycznym. Auxetics stają się grubsze prostopadle do przyłożonej siły, gdy są rozciągnięte, co oznacza, że ​​mają ujemny współczynnik Poissona. Oznacza to, że nowy materiał może trwale utrzymać trójwymiarowe implanty biodrowe.

"Auxetic meta-biomaterial, zaprojektowany z wykorzystaniem prostej geometrii i zadrukowany w tytanie, wykazuje unikalną właściwość mechaniczną rozszerzania się, gdy poddać presji "- wyjaśnia TU Delft, profesor Amir A. Zadpoor. "Dzięki temu idealnie nadaje się do użycia wraz z materiałami, które działają odwrotnie. Kiedy ktoś z implantem biodrowym chodzi, proteza jest poddawana różnym siłom. Jeśli z jednej strony protezy powstanie zbyt duża presja, może ona oderwać się od kości, co jest wyjątkowo niepożądane. "

Wydrukowane meta-biomateriały 3D wykazują cechy, których nie można znaleźć w przyrodzie: mogą wyświetlają ujemną ekspansję termiczną, są niewidoczne lub są bardzo silne, ale jednocześnie lekkie.

Zadubor i zespół badawczy omówili, w jaki sposób te unikalne cechy mają potencjał opracowania lepszych implantów medycznych w pracy pod tytułem " Racjonalnie zaprojektowane meta-implanty: kombinacja auksetycznych i konwencjonalnych meta-biomateriałów ", ostatnio opublikowana i na okładce recenzowanego przez Royal Society of Chemistry czasopisma Materials Horizons; współautorami są Helena MA Kolken, Shahram Janbaz, Sander MA Leeflang, Karel Lietaert, Harrie H. Weinans, i Zadpoor.

Streszczenie brzmi: "Racjonalnie zaprojektowane meta-biomateriały stanowią niespotykane kombinacje mechanicznych, masowych transport i właściwości biologiczne sprzyjające regeneracji tkanek. Tutaj przedstawiamy hybrydowe meta-biomateriały o racjonalnie rozproszonych wartościach ujemnych (auksetycznych) i dodatnich współczynników Poissona i wykorzystujemy je do projektowania implantów meta-implantów, które w przeciwieństwie do konwencjonalnych implantów nie chowają się z kości pod obciążeniem biomechanicznym. " < p> Zespół uważa, że ​​proteza hybrydowa wykonana jest w technologii 3Ddrukowane meta-biomateriały, niektóre z dodatnim współczynnikiem Poissona i inne z ujemnym, będą stabilizować znacznie lepiej w ciele niż obecne implanty biodrowe, co zwiększy ich długowieczność.

Zadpoor ​​powiedział: "To znacznie poprawi szanse na wzrost kości na hybrydowe meta-biomateriały, dzięki czemu implant jest bezpieczniejszy w miejscu. "

Nowy materiał mógłby zostać wykorzystany nawet jeden dzień, aby go rozwiązać, jak ujął to TU Delft," najbardziej znacząca przyczyna obluzowania implantu. "

" Ponieważ będzie mniej nienaturalnych sił działających na protezę, istnieje mniejsza szansa na zranienie plastikowych cząsteczek w kubku biodrowym, co może zwiększyć ryzyko obluzowania się protezy - wyjaśnił Zadpoor.

Aby przetestować swoje badania, zespół zastosował kompresję pionową na implancie wykonanym za pomocą nowego hybrydowego meta-biomateriału z nadrukiem 3D, który został otoczony specjalną pianką zawierającą mechaniczne właściwości kości ludzkiej . Siła kompresji symulowała ilość stresu nałożonego na implant w ciele, a implant rozszerzał się w wyniku nacisku, powodując ucisk w kości po obu stronach implantu. Ta kompresja jest dokładnie tym, co poprawi długoterminowe utrwalenie implantów.

"Innowacja w dziedzinie implantów biodrowych jest bardzo potrzebna, a nowa metoda profesora Zadpoora z pewnością może przedłużyć żywotność implantów - powiedział profesor Rob Nelissen, profesor Delta Medical i ortopeda w Centrum Medycznym Uniwersytetu w Leiden. "Etapowe wprowadzenie, rozpoczynające się od pomiarów 3D tego implantu u pacjentów, będzie konieczne, aby zagwarantować bezpieczną poprawę jakości dla pacjentów."

Zgodnie z dokumentem badawczym, te wydrukowane meta-implanty 3D są pierwsze zastosowanie nowych meta-biomateriałów w poprawie długowieczności implantów. Następnym etapem są badania kliniczne, a zespół TU Delft, który będzie kontynuował badania w innych szpitalach akademickich, będzie pracował nad ustaleniem, w jaki sposób te unikalne właściwości pomogą stworzyć lepsze implanty na przyszłość Centrum Druku 3D .