Новости

Печать керамических имплантатов с индивидуальной регулируемой структурой

Печать керамических имплантатов с индивидуальной регулируемой структурой

Новый метод проектирования и изготовления керамических костных индивидуальных имплантатов с регулируемой структурой пористости, значительно улучшающей сращивание биологических тканей, разработали исследователи из Центра по проектированию, производственным технологиям и материалам (CDMM) Сколковского института науки и технологий (Сколтех).

3D-печать позволяют создавать керамические костные имплантаты по индивидуальному дизайну, исходя из особенностей пациента. Чтобы клетки в зоне костного имплантата успешно росли, создаются различные пористые структуры с размером пор в несколько сотен микрометров. Поэтому имплантаты проектируются с заданной структурой пористости. Традиционные методы геометрического моделирования, основанные на поверхностном представлении модели, в этом случае неприменимы из-за сложной внутренней структуры объектов. Керамические материалы устойчивы к химическому и механическому воздействию, поэтому вполне подходят для производства костных имплантатов.

Исследователи под руководством профессора Александра Сафонова применили для моделирования имплантатов метод, основанный на функциональном представлении (Function Representation, FRep), разработанный профессором Сколтеха Александром Пасько.

При моделировании ячеистой микроструктуры за основу взята кубическая ячейка алмаза. На лазерном стереолитографическом 3D-принтере Ceramaker 900 в лаборатории аддитивного производства CDMM изготовлены керамические образцы имплантатов и проведены механические испытания образцов при осевом сжатии.

Научный сотрудник Сколтеха Евгений Мальцев поясняет: «Моделирование микроструктур с использованием FRep имеет ряд преимуществ. Во-первых, в процессе FRep-моделирования всегда гарантируется корректность полученной модели в отличие от традиционного полигонального представления в системах автоматического проектирования, в которых высока вероятность получить трещины или нестыковки граней модели. Во-вторых, это полная параметризация получаемых микроструктур, что дает высокую гибкость в быстрой генерации вариабельных 3D-моделей. В-третьих, это наличие различных инструментов для моделирования различных сеточных структур».

Новая технология проектирования и 3D-печати пористой структуры позволяет получать имплантаты разной плотности, исходя из индивидуальных особенностей пациента и обеспечивать успешный рост клеток в зоне костного имплантата.

Источник: Сколково