Примена технологије металне 3Д штампања у области медицине: порозни материјали од легура титанијума

Потреба за порозним имплантатима у лечењу дефекта костију представља велики изазов у ​​области ткивног инжењеринга. Интеграција технологије металне 3Д штампања омогућава прецизно пројектовање параметара имплантата као што су величина пора, порозност и облик пора, савршено допуњујући немогућност традиционалних скела за коштане имплантате да постигну ове циљеве. Персонализовани имплантати произведени 3Д штампањем метала нуде врхунску биокомпатибилност и механичка својства, значајно побољшавајући исходе пацијената.

Титанијум и његове легуре су се појавиле средином 20. века, уживајући широку медицинску примену због своје мале густине, велике чврстоће, отпорности на корозију и биокомпатибилности. Од 1960-их, чисти титанијум се користи као људски имплант у клиничким стоматолошким истраживањима.

Наравно, медицинска примена легура титанијума има своја ограничења. Иако је модул еластичности легура титанијума нижи него код других материјала, он је и даље за ред величине већи од модула еластичности кортикалне и спужвасте кости човека, што често доводи до ефекта „заштићења од стреса“. Једноставно речено, значајна разлика у модулу еластичности између имплантата и примаоца доводи до недоследне деформације када је подвргнут стресу. Дуготрајна-употреба може довести до остеопорозе, аблације костију, па чак и клизања имплантата. Штавише, неке компоненте у легурама титанијума су биотоксичне, а дуготрајна-употреба такође може да изазове патолошке промене у околном ткиву.

Да би се боље ублажио ефекат „заштите од стреса“, потребно је развити порозне материјале за коштане имплантате, са порозношћу контролисаном између 65% и 80%. Традиционални порозни материјали произведени применом металургије праха, методама суспензије и методама синтеровања влакана пате од мале величине пора, неравномерне расподеле пора и ниске{3}}порозности. Интеграција металне технологије 3Д штампања ефикасно је ублажила ове недостатке.

Пре производње, пред{0}}обрада за 3Д штампање метала омогућава прецизно поравнање „идеалних физичких параметара“ порозног материјала кроз прилагођавање података. Штавише, инхерентне предности металног 3Д штампања у персонализованом прилагођавању чине га веома практичним решењем за решавање биолошке варијабилности између пацијената. Осим квалитета, технологија металне 3Д штампања, захваљујући великом-формату, више-ласерским могућностима, такође је постигла нови круг напретка у брзини обликовања и масовној производњи.

Што се тиче недостатака биотоксичности, ово питање је решено унапређењем перформанси материјала и проширењем категорија производа. Штавише, овај напредак у материјалима покреће даљи развој металног 3Д штампања у медицини, па чак и у другим областима.

У будућности, како технологија 3Д штампања метала наставља да напредује, 3Д-штампане замене за легуру титанијума постаће персонализована, прецизна медицинска технологија, која се широко користи у ортопедији и другим медицинским областима, ефикасно решавајући бројне изазове лечења.