Nový proces výroby kostních implantátů

Keramický materiál si vědci zvolili kvůli vysoké odolnosti vůči chemikáliím, opotřebení a mechanickému namáhání, což jej činí vhodným řešením pro zakázkové kostní implantáty. Díky použití technologie 3D tisku je také možné vytvořit na materiálu vlastní porézní struktury, což může podpořit účinnější fúzi tkání pomocí metody funkční reprezentace (FRep).
FRep modelování mikrostruktur má řadu výhod. Vždy zaručuje, že výsledný model je správný, na rozdíl od tradiční polygonální reprezentace v CAD systémech, kde modely mohou mít trhliny nebo nesouvislé fazety. Zajišťuje kompletní parametrizaci výsledných mikrostruktur, a proto vysokou flexibilitu při rychlém generování variabilních 3D modelů. Nabízí také rozmanitost nástrojů pro modelování různých síťových struktur.
Výzkumníci použili metodu FRep k návrhu cylindrických implantátů, kdy při modelování buněčné mikrostruktury implantátu posloužila jako základ kubická diamantová buňka. V laboratoři AM střediska Skoltech byly poté vyrobeny keramické vzorky implantátů 3D tiskem a provedeny mechanické zkoušky pod axiálním tlakem. Tato metoda umožnila vědcům měnit porézní složení materiálu tak, aby výsledkem byly implantáty s různou hustotou podle konkrétních potřeb individuálního pacienta.

Foto: Pavel Odinev/Skoltech