Aplicarea tehnologiei de imprimare 3D din metal în domeniul medical: materiale poroase din aliaj de titan

Cererea de implanturi poroase în tratamentul defectelor osoase este o provocare majoră în domeniul ingineriei tisulare. Integrarea tehnologiei de imprimare 3D din metal permite proiectarea precisă a parametrilor implantului, cum ar fi dimensiunea porilor, porozitatea și forma porilor, completând perfect incapacitatea schelelor tradiționale de implant osos de a atinge aceste obiective. Implanturile personalizate produse prin imprimare 3D din metal oferă o biocompatibilitate superioară și proprietăți mecanice, îmbunătățind semnificativ rezultatele pacientului.

Titanul și aliajele sale au apărut la mijlocul secolului al XX-lea, bucurându-se de aplicații medicale pe scară largă datorită densității scăzute, rezistenței ridicate, rezistenței la coroziune și biocompatibilității. Din anii 1960, titanul pur a fost folosit ca implant uman în cercetarea clinică dentară.

Desigur, aplicarea medicală a aliajelor de titan are limitările sale. Deși modulul elastic al aliajelor de titan este mai mic decât cel al altor materiale, acesta este totuși cu un ordin de mărime mai mare decât cel al osului cortical și spongios uman, ceea ce duce adesea la un efect de „protecție împotriva stresului”. Mai simplu spus, diferența semnificativă de modul de elasticitate dintre implant și receptor are ca rezultat o deformare inconsistentă atunci când este supus la stres. Utilizarea-pe termen lung poate duce la osteoporoză, ablația osoasă și chiar la alunecarea implantului. În plus, unele componente din aliajele de titan sunt biotoxice, iar utilizarea pe termen lung poate, de asemenea, induce modificări patologice în țesutul din jur.

Pentru a atenua mai bine efectul „stress shielding”, trebuie dezvoltate materiale poroase pentru implant osos, cu o porozitate controlată între 65% și 80%. Materialele poroase tradiționale produse prin metalurgia pulberilor, metodele de șlam și metodele de sinterizare a fibrelor suferă de dimensiuni mici ale porilor, distribuție neuniformă a porilor și porozitate redusă-. Integrarea tehnologiei de imprimare 3D din metal a atenuat efectiv aceste dezavantaje.

Înainte de producție, pre-procesarea pentru imprimarea 3D pe metal permite alinierea precisă a „parametrilor fizici ideali” ai materialului poros prin ajustări ale datelor. În plus, avantajele inerente ale imprimării 3D din metal în personalizarea personalizată fac din aceasta o soluție extrem de practică pentru a aborda variabilitatea biologică dintre pacienți. Dincolo de calitate, tehnologia de imprimare 3D din metal, datorită capacităților sale de-format mare, multi-laser, a realizat și o nouă rundă de progrese în viteza de turnare și producția de masă.

În ceea ce privește dezavantajul biotoxicității, această problemă a fost abordată odată cu avansarea performanței materialelor și extinderea categoriilor de produse. În plus, aceste progrese în materie de materiale conduc la dezvoltarea în continuare a imprimării 3D din metal în medicină și chiar în alte domenii.

În viitor, pe măsură ce tehnologia de imprimare 3D metalică continuă să avanseze, înlocuitorii de aliaj de titan imprimați-3D vor deveni o tehnologie medicală personalizată, de precizie, utilizată pe scară largă în ortopedie și în alte domenii medicale, rezolvând eficient numeroase provocări de tratament.