Den 3D-Drock vu porösen Implantater fir d'Behandlung vu Knachdefekter ass en neien Duerchbroch am Beräich vun der Tissue Engineering. Mat der 3D-Drocktechnologie kann e präzise Mikroporendesign op Basis vu physikalesche Parameteren wéi Poregréisst, Porositéit, Poreform a Flächentopographie vum Implantatmaterial duerchgefouert ginn. Dëse Virdeel ass schwéier mat traditionelle Knachimplantatgerüster ze vergläichen, sou datt personaliséiert Implantater mat enger méi idealer Biokompatibilitéit a mechaneschen Eegeschafte produzéiert kënne ginn, déi de Bedierfnesser vun de Patienten vollstänneg erfëllen.
Firwat eng Titanlegierung wielen
Titan an Titanlegierungen sinn eng Zort Metallmaterialien, déi sech eréischt Mëtt vum 20. Joerhonnert lues a lues entwéckelt hunn. Et huet d'Charakteristike vun enger gerénger Dicht, héijer spezifescher Festigkeit, gudder Korrosiounsbeständegkeet a gudder Biokompatibilitéit. Et gëtt wäit verbreet an der Loftfaart, der petrochemescher Industrie, dem Medizin- a Gesondheetsberäich benotzt.
Déi éischt Etapp
Wat d'Uwendung vun Titan a medizineschen Implantater ugeet, hunn d'Wëssenschaftler schonn 1940 d'Inertie tëscht Titanimplantater a Mausfemuren gemellt. Am Joer 1951 hunn e puer Wëssenschaftler weider bestätegt, datt puren Titan eng besser Biokompatibilitéit huet wéi aner traditionell Implantatmaterialien. Wéinst den héije Produktiounskäschte vun Titanlegierungen an dem ausgereifte Maart fir Edelstol an Implantater ass d'Uwendung an d'Entwécklung vun Titanlegierungen am medizinesche Beräich awer relativ lues verlaf.
Zweet Stuf
Zënter den 1960er Joren gëtt rengt Titan an der klinescher mëndlecher Fuerschung als mënschlecht Implantat benotzt. Mat der Entwécklung vun Ti-6Al-4V-Legierungen mat méi exzellenter Leeschtung, ginn Titanlegierungen och wäit verbreet um Maart fir medizinesch Implantater benotzt.
De Problem, mat deem mir konfrontéiert sinn
Obwuel den Elastizitéitsmodul vum Ti-6Al-4V nëmmen ongeféier 114 GPa ass, wat méi niddreg ass wéi dee vum anere biologesche Materialien wéi Edelstol a Kobalt-Chrom-Legierungen, ass en ëmmer nach ee méi héijen Niveau wéi dee vum mënschleche Kortikalknach (15-25 GPa) a vum spongiöse Knach (0.05-3 GPa). Sou en groussen Ënnerscheed féiert zum sougenannte "Stress-Schutz"-Effekt, wat op laang Siicht zu enger Knachresorptioun ronderëm den Implantat féiert, an och dozou féiert, datt den Implantat ofrutscht, wat d'Erfolgsquote vun der Knachimplantatioun reduzéiert.
Den "Stress-Shielding"-Effekt bezitt sech op den Elastizitéitsmodul vum biologeschen Implantat (>100GPa) an den Elastizitéitsmodul vum Rezeptorknach.
Gläichzäiteg hunn den Al, V an aner Elementer, déi an der Zesummesetzung enthale sinn, eng gewëssen biologesch Toxizitéit. Laangfristeg Benotzung am mënschleche Kierper féiert zu Tissueläsiounen ronderëm den Implantat a féiert zu Symptomer wéi Enzephalopathie an Anämie. Et ass net gëeegent fir laangfristeg Benotzung am mënschleche Kierper.
Léisung Biologesch Toxizitéit
An de leschte Joren hunn d'Fuerscher fir biologesch Titanlegierungen Gummi-Legierungen mat Ti-Nb-Ta-Zr an TLM-Legierungen mat Ti-Nb-Zr-Mo-Sn entwéckelt, déi d'Charakteristike vun Net-Toxizitéit an engem niddregen Elastizitéitsmodul hunn. An der Ti2448-Legierung mat Ti-Nb-Zr-Sn usw. benotzen dës Legierungen all Nb, Zr, Mo an aner Elementer mat enger gudder Biokompatibilitéit. Experimentell Resultater weisen, datt déi biologesch Leeschtung vun esou Titanlegierungen, wéi z. B. d'Knachförderung an d'Sensibiliséierung, besser ass wéi déi vun Ti-6Al-4V an Ti-6Al-7Nb, déi an traditionellen Implantater benotzt ginn.
Stressabschirmung
Fuerschungsdaten weisen datt d'Entwécklung vu poröse Materialien den Elastizitéitsmodul effektiv reduzéiere kann, kierperleche Raum fir de Knachwuesstum schafe kann an d'Knachfixatioun verbesseren kann. Fir poréis Materialien vu Knachimplantater hunn e puer Wëssenschaftler bericht, datt d'Porositéit tëscht 65% an 80% kontrolléiert soll ginn. Fir Implantmaterialien mat exzessiver Porositéit reduzéiert d'Porositéit d'Drockfestigkeit an d'Middegkeetseigenschaften vum Material däitlech, wat kaum déi normal Notzungsufuerderunge vum Material erfëllt; wärend dat poröst Material ënner dësem Wäert eng méi héich Dicht huet, beaflosst dat d'Knachgewebe sech an d'Material eranwuesse kann an d'Bindungsstäerkt tëscht dem Implant an dem Material reduzéiert.
Vergläich vun der traditioneller Method VS3D-Dréckerei
Fir den Designufuerderunge vun der Porositéit vun den uewe genannten Materialien ze erfëllen, enthalen déi traditionell Virbereedungsmethoden vu porösen Titanlegierungsmaterialien haaptsächlech: Pulvermetallurgiemethod, Schlammmethod a Fasersintermethod.
Wéi och ëmmer, déi poréis Materialien, déi mat sou Methode produzéiert ginn, hunn am Allgemengen kleng Porenduerchmiesser, eng ongläichméisseg Porenverdeelung, eng niddreg Duerchgängporositéit oder eng grouss Zuel vu Mikroporen an der Porenwandstruktur, wat hir weider Entwécklung am Beräich vun de Biomaterialien limitéiert. An de leschte Joren, mat der Aféierung vun der "3D-Dréck"-Technologie, sinn d'Virdeeler vum 3D-Dréck fir d'Hierstellung vu poréise Materialien wéinst hire Veraarbechtungseigenschaften ëmmer méi offensichtlech ginn.
An der Zukunft, mat der Léisung vun der Porositéit a Poregréisst vu porösen Materialien, dem Elastizitéitsmodul, der biologescher Toxizitéit an aner Problemer, souwéi der Integratioun an dem Duerchbroch vu verschiddenen Disziplinnen, dorënner Materialwëssenschaft, Stammzelltechnologie, etc., wäerten 3D-Drock-Titanlegierungsersatzspiller eng Aart Perséinlechkeet ginn. Déi fortgeschratt a präzis medizinesch Technologie gëtt wäit verbreet an orthopädesche Kliniken agesat fir d'Behandlungsproblemer vun der Knachreparatur effektiv ze léisen.
Raiming Laser Titanlegierung Dréckgehäuse
Referenzen:
"Zucheigenschaften vun der 3D-gedréckter trabekulärer Knachporöser Struktur aus Titanlegierung"
"Déierexperimentell Studie iwwer den Effekt vun der 3D-Dréckung vun der poröser Titanlegierung-Gerüstporestruktur op den Effekt vum Knochenwuesstum"
"Fuerschungsfortschrëtt vum 3D-Drock vu medizineschen Titanlegierungen"
Léiert iwwer eis lescht Produkter a Remise per SMS oder E-Mail