2019-08-27 08:31:01
用于生物可吸收骨植入物的3-D印刷盐模板

用于生物可吸收骨植入物的3-D印刷盐模板.jpg

在3-D印刷盐模板的帮助下,ETH研究人员成功地生产了具有结构孔隙度的镁支架,适用于生物可吸收骨植入物。

对于复杂骨折或甚至缺失骨骼部位的治疗,外科医生通常部署金属植入物。在这种情况下,像bioinert钛这样的传统材料的有吸引力的替代品是可生物降解的镁及其合金。由后一种轻金属制成的植入物是有利的,因为它们可以在体内生物降解,其可以吸收镁作为矿物质营养物,使得不需要用于移除植入物的第二次手术。为了促进快速愈合,植入物或其表面的设计应针对促进细胞粘附或甚至向内生长。因此,苏黎世联邦理工学院金属物理与技术实验室和复杂材料组的材料研究人员合作开发了一种制造镁植入物的新方法,该方法包含许多结构有序的孔,但仍保持其机械稳定性。这一发展是Advanced Materials即将发表的一篇文章的主题。

脚手架由镁制成

为了创建一个多孔结构,研究人员首先使用3D打印机打印了一个三维盐模板。由于纯净的标准食盐不适合印刷,因此为此目的开发了凝胶状盐膏。盐模板的支柱直径和间距可以通过印刷工艺来定制。为了获得足够的机械强度,随后烧结盐结构。在烧结过程中,细粒材料被显着加热,同时温度安全地选择在膏的熔点以下以保持工件的结构。

下一步是用镁熔体渗透毛孔。 “以这种方式获得的渗透在机械上非常稳定,易于抛光,车削和成型,”材料部金属物理与技术教授JörgLöffler说。在机械成型后,研究人员将盐溶解,留下纯镁植入物,其中有许多规则结构的孔。

对临床成功起决定性作用

“控制材料中孔径,分布和方向的可能性对于临床成功具有决定性作用,因为骨细胞喜欢长入这些毛孔,”Löffler说。毛孔的生长反过来又决定了植入物在骨骼中的快速整合。

由盐制造这些模板结构的新程序可以应用于除镁之外的其他材料。共同作者Martina Cihova和Kunal Masania博士期望该工艺还可用于定制聚合物,陶瓷和其他轻金属中的孔隙几何形状。

这个新制造程序的想法出现在Nicole Kleger硕士论文的框架内,其研究得到了苏黎世联邦理工学院卓越奖学金和机会津贴的支持。她的作品还获得了优秀硕士论文的ETH奖章。 Nicole Kleger现在是ETH教授AndréStudart的复杂材料组的博士生,在他的指导下,最初的盐模板是3D打印的。在她的博士论文项目中,Kleger现在正在进一步开发3D打印程序。

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