Korzystając z nowego procesu drukowania 3D, naukowcy z University of Nottingham odkryli, jak dostosować sztuczne części ciała i inny sprzęt medyczny za pomocą wbudowanych funkcji, aby zapewnić lepszy kształt i trwałość przy jednoczesnym zmniejszeniu ryzyka infekcji bakteryjnych.
Dr Yinfeng He, lider badań i Centrum Produkcji Addytywnej, powiedział, że większość masowo produkowanych urządzeń medycznych nie może w pełni zaspokoić unikalnych i złożonych potrzeb użytkowników. Podobnie, metody drukowania 3D z jednego materiału mają ograniczenia projektowe i nie mogą wytwarzać niestandardowych urządzeń o wielu funkcjach biologicznych lub mechanicznych.
Jednak po raz pierwszy używamy wspomaganej komputerowo technologii druku 3D z wielu materiałów, aby udowodnić, że złożone funkcje można łączyć w dostosowanym urządzeniu medycznym, aby poprawić zdrowie pacjenta.
Istnieje nadzieja, że innowacyjny proces projektowania można zastosować do drukowania 3D dowolnego sprzętu medycznego, który wymaga dostosowywania kształtów i funkcji. Na przykład tę metodę można wykorzystać do produkcji wysoce spersonalizowanych jednoczęściowych protez lub stawów, które zastępują brakujące palce lub nogi, aby idealnie pasowały do pacjenta, poprawiając ich komfort i trwałość protezy; lub drukować różne leki Indywidualne tabletki, zwane multipigułkami, są optymalizowane i uwalniane do organizmu we wcześniej zaprojektowanej sekwencji leczenia.
Jednocześnie postępuje starzenie się światowej populacji, a zapotrzebowanie na wyroby medyczne będzie w przyszłości większe. Korzystanie z tej technologii może poprawić zdrowie i samopoczucie osób starszych oraz zmniejszyć obciążenie finansowe rządu.
Antybakteryjne sztuczne stawy palców wykonane w procesie druku 3D z wielu materiałów.
Jak to działa
W tym badaniu naukowcy zastosowali algorytm komputerowy do projektowania i wytwarzania drukowanych w 3D obiektów składających się z dwóch materiałów polimerowych o różnej twardości, co może również zapobiegać gromadzeniu się biofilmu bakteryjnego. Dzięki optymalizacji sztywności w ten sposób udało im się uzyskać części o niestandardowych kształtach i rozmiarach, które zapewniają wymaganą elastyczność i wytrzymałość.
Na przykład, obecne protezy stawów palców wykorzystują elementy silikonowe i metalowe, aby zapewnić użytkownikowi znormalizowany poziom zręczności, a jednocześnie są wystarczająco mocne, aby można je było wszczepić w kość. Jednak jako demonstrator badania zespół był w stanie wydrukować kostki 3D, które spełniają te podwójne wymagania w jednym urządzeniu, a jednocześnie był w stanie dostosować ich rozmiar i wytrzymałość do wymagań poszczególnych pacjentów.
Ekscytujące jest to, że wraz z poprawą poziomu kontroli projektu zespół jest w stanie wykorzystać różnorodne materiały do nowego druku 3D. Materiały te są z natury antybakteryjne i biologicznie funkcjonalne, dzięki czemu można je wszczepiać i zwalczać infekcje (prawdopodobnie infekcje, które występują podczas i po zabiegu) bez stosowania dodatkowych antybiotyków.
Zespół wykorzystał również nową technologię charakteryzowania w wysokiej rozdzielczości (3D Orbital SIMS) do mapowania chemii drukowanej struktury w 3D i testowania kombinacji między nimi w całej części. To pokazuje, że na bardzo małą skalę te dwa materiały mieszają się ze sobą na ich styku; znak dobrej przyczepności, co oznacza, że lepsze urządzenia są mniej podatne na uszkodzenia.
Badania zostały przeprowadzone przez Center for Additive Manufacturing (CfAM) i sfinansowane przez Engineering and Physical Sciences Research Council. Pełne wyniki badań opublikowano w artykule w Advanced Science, zatytułowanym: „Exploiting generative design for 3D printing of bacter biofilm resistance composite devices”.
Przed komercjalizacją technologii naukowcy planują rozszerzyć jej potencjalne zastosowanie, testując ją na bardziej zaawansowanych materiałach o dodatkowych funkcjach, takich jak kontrolowanie odpowiedzi immunologicznych i promowanie przyczepiania się komórek macierzystych.
Link do tego artykułu:
Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com/，thanks！
PTJ® zapewnia pełen zakres niestandardowej precyzji 
