3D打印新型锌镁合金更适合做植入物以促进骨愈合未知大陆-数字制造云平台

3D打印新型锌镁合金更适合做植入物以促进骨愈合

2023-03-18浏览量：60

作为 BioStruct 项目的一部分，总部位于德国亚琛工业大学的数字增材生产设施 (DAP) 正在研究一种用于晶格结构的新型锌镁合金组合。 DAP 表示，激光束粉末床熔合 (PBF-LB) 是唯一能够生产这些结构的方法。

目前的骨缺损治疗，如钛植入物和自体骨移植，在治疗临界尺寸骨缺损方面存在局限性。这削弱了周围的骨组织，使它们不适合大缺陷。为了解决这些缺点，BioStruct 联盟正在研究一种生物可吸收植入物概念，以实现对患者友好的骨愈合。除了 PBF-LB 加工外，挑战还在于为车身选择合适的材料和几何形状。 DAP 表示，锌和镁合金在可吸收骨植入物的开发中显示出“有前途”。

由PLA制成的下颌模型，由锌镁制成的缺陷植入物，基于RWTH DAP新开发的设计和合金概念3D打印

激光束粉末床融合——患者特异性植入物的新希望？

Laser Beam Powder Bed Fusion 为植入物开辟了新的设计选项，以满足患者的特定需求，例如应用部位的机械应力和腐蚀行为。使用算法晶格结构设计方法，其中根据指定要求以参数化方式创建各个支柱或晶格单元的几何形状和排列。生成的晶格结构根据骨缺损的位置进行定制，并为使用 PBF-LB 进行生产做好准备。

科学家们在他们的研究中通过在锌中添加少量镁来实现晶粒细化和有针对性的微观结构调整。这种锌镁合金用于有效且可重复地制造第一个演示器作为晶格结构颚骨植入物。演示器中使用的格子结构的支柱直径为 200 μm。

BioStruct 项目的发现将在 reACT 联盟中得到进一步扩展。即用型演示植入物将基于从锌镁合金演示植入物的生产和生物相容性中获得的知识来创建。此外，设计过程也将得到优化和自动化。

DAP 主席的成员正在创建一个特定于材料和后处理的数据库，以及一个特定于应用程序的数据库，以自动将患者和生产相关的需求整合到设计过程中。 reACT 联盟的子项目完成了新颖设计和材料概念的原型实现以及设计助手的探索。该联盟的首要目标是生产定制的、可生物吸收的植入物，以满足患者的特定要求并允许更温和的治疗。

由LPBF使用锌镁合金制造的晶格演示器，支柱直径为 200 µm

通过增材制造在骨植入物方面取得进展

代尔夫特理工大学的工程师利用基于挤压的3D打印技术生产带有多孔铁的临时骨植入物。这些由多孔铁制成的可生物降解植入物在短期内具有替代骨骼的巨大潜力，因为它们会随着新骨骼在其位置上的发育而分解。通过被身体吸收，临时植入物可以帮助减轻长期炎症的风险，这通常是永久性金属骨植入物（例如钛制成的植入物）的问题。该研究的主要作者 Amir A. Zadpoor 说：“与用于骨植入物的其他可生物降解金属或聚合物相比，铁具有较高的机械强度，可以设计和制造用于治疗关键骨的多孔结构缺陷。”

新南威尔士大学 (UNSW) 的研究人员创造了一种新技术，用于3D打印由活细胞组成的仿骨结构，在骨组织工程、疾病建模和药物筛选方面具有潜在应用。 Kristopher Kilian 副教授说，该方法可以通过将陶瓷基墨水直接挤出到受影响的区域来促进软骨和骨缺损的原位重建。 Kilian 与 UNSW 化学学院的 Iman Roohani 博士合作进行了这一发现，这使得首次能够在室温下3D打印出充满细胞的“骨骼”。

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