Обзор технологий аддитивного производства для био-имплантов

Материал из CADR
Перейти к: навигация, поиск

Данная статья является переводом статьи "A Review on Additive Manufacturing for Bio-Implants" под авторством Tajeshkumar R Jadhav. Статья распространяется на условиях лицензии Creative Commons 4.0 Attribution International.

Введение

Био-материалы -- это материалы, которые совместимы с живыми тканями и могут быть использованы для их замены. На макроскопическом уровне эти компоненты используются для исправления или замены костей, для поддержки процесса лечения. С общемировым повышением среднего возраста популяции, повышается и количество хирургических процедур, что в свою очередь подстёгивает исследователей в улучшении и оптимизации био-материалов. Хотя лечение через установку имплатов имеет высокий показатель успешности, существует фундаментальная проблема, связанная с остеоинтеграцией -- процессом залечивания, протекающем между костью и титановой основой импланта. Процесс остеоинтеграции на поверхности импланта, тем не менее, не интегрирует в себя перидонтальную ткань.

Аддитивное производство входит в свою третью декаду коммерческого и технологического развития. В данный период мы наблюдали множество значительных изменений, которые привели к повышению точности, лучшим механическим свойствам, более широкой области применений технологии, а также уменьшению стоимости машин и деталей, сделанных ими.

По всему миру, примерно 230 миллионов крупных хирургических процедур производятся в рутинном режиме. Большая часть этих процедур включают в себя реконструкцию, восстановление или замену одной или более повреждённой ткани или органа. Разработка тканей в комбинации с аддитивным производством возникла как альтернативная техника для восстановления повреждённых тканей или органов через создание индивидуальных для пациента "заплаток", которые восстанавливают, улучшают или поддерживают функционирование тканей.

Инжиниринг функциональных тканей или органов требует создания скафолдинга, или "строительных лесов", которые выступают в роли шаблона для роста тканей. Аддитивное производство может помочь в создании данных "строительных лесов" , слой за слоем, что может быть особенно применимо к реконструктивным операциям при травмах лица, так позволяет произвести основу со специфическими для анатомии пациента формами. В настоящее время материалы, форсирующие рост кости широко используются в реконструктивных операциях для лечения травм, но инжениринг "строительных лесов" для тканей получит большее распространение в клинической практике по мере прохождения исследований в этой области и клинические испытаний.

Одна из наиболее популярных технологий в области аддитивного производства основы для роста тканей является аддитивное производство на основе экструзии, где большое разнообразие материалов могут быть экструдированы, включая полмимеры, гидро-гели и керамические пасты. Для термопластиков этот процесс известен, как Fused Deposition Modelling (FDM). Во время аддитивного производства с экструзией материала, нити экструдируются из сопла и размещаются относительно друг друга в соответствии с шаблоном, заданным пользователем.

Технология производства био-имплантов

Типы технологий аддитивного производства

Био-импланты и их типы

Ограничения AM-технологий в области медицины

Заключение

Сноски