A stampa 3D di impianti porosi per u trattamentu di difetti ossei hè una nova scuperta in u campu di l'ingegneria tissutale. Utilizendu a tecnulugia di stampa 3D, si pò fà una cuncepzione precisa di micropori secondu parametri fisichi cum'è a dimensione di i pori, a porosità, a forma di i pori è a topografia di a superficia di u materiale di l'implantu. Stu vantaghju hè difficiule da paragunà cù i scaffold tradiziunali per l'implantu osseu, dunque si ponu pruduce impianti persunalizati cù una biocompatibilità è proprietà meccaniche più ideali chì ponu risponde pienamente à i bisogni di i pazienti.
Perchè sceglie una lega di titaniu
U titaniu è e leghe di titaniu sò un tipu di materiali metallichi chì anu cuminciatu à sviluppassi gradualmente solu à a mità di u XXu seculu. Hà e caratteristiche di bassa densità, alta resistenza specifica, bona resistenza à a corrosione è bona biocompatibilità. Hè largamente adupratu in i campi aerospaziale, petrolchimicu è medicale è sanitariu.
A prima tappa
In quantu à l'applicazione di u titaniu in l'implanti medichi, digià in u 1940, i studiosi anu signalatu l'inerzia trà l'implanti di titaniu è i femori di topu. In u 1951, certi studiosi anu cunfirmatu chì u titaniu puru hà una biocompatibilità megliu cà altri materiali d'implantu tradiziunali. Tuttavia, per via di l'altu costu di pruduzzione di e leghe di titaniu è di u mercatu maturu di l'acciaiu inox in l'implanti, l'applicazione è u sviluppu di e leghe di titaniu in u campu medicu sò stati relativamente lenti.
Seconda tappa
Dapoi l'anni 1960, u titaniu puru hè statu utilizatu in a ricerca orale clinica cum'è implantu umanu. Cù u sviluppu di leghe Ti-6Al-4V cù prestazioni più eccellenti, e leghe di titaniu anu cuminciatu à esse largamente aduprate in u mercatu di l'implanti medichi.
U prublema chì avemu da affruntà
Ancu s'è u modulu elasticu di Ti-6Al-4V hè solu circa 114GPa, chì hè più bassu chè quellu di altri materiali biologichi cum'è l'acciaiu inox è a lega di cobaltu-cromu, hè sempre più altu chè quellu di l'ossu corticale umanu (15-25GPa) è di l'ossu spongioso (0.05-3GPa). Una tale differenza pruvucarà u cusì dettu effettu di "schermatura da stress", chì pruvucarà u riassorbimentu osseu intornu à l'implantu à longu andà, è ancu farà chì l'implantu si stacchi, riducendu u tassu di successu di l'implantu osseu.
L'effettu di "schermatura da u stress" si riferisce à u modulu elasticu di l'implantu biologicu (> 100 GPa) è à u modulu elasticu di l'ossu receptore.
À u listessu tempu, l'Al, V è altri elementi cuntenuti in a cumpusizione anu una certa tossicità biologica. L'usu à longu andà in u corpu umanu pruvucarà lesioni tissutali intornu à l'implantu è inducerà sintomi cum'è l'encefalopatia è l'anemia. Ùn hè micca adattatu per l'usu à longu andà in u corpu umanu.
Tossicità biologica di a suluzione
In l'ultimi anni, per e leghe di titaniu biologicu, i circadori anu sviluppatu leghe di gomma chì cuntenenu Ti-Nb-Ta-Zr è leghe TLM chì cuntenenu Ti-Nb-Zr-Mo-Sn intornu à e caratteristiche di non tossicità è bassu modulu elasticu. È a lega Ti2448 chì cuntene Ti-Nb-Zr-Sn, ecc., queste leghe utilizanu tutte Nb, Zr, Mo è altri elementi cù una bona biocompatibilità. I risultati sperimentali mostranu chì e prestazioni biologiche di tali leghe di titaniu cum'è a prumuzione è a sensibilizazione ossea sò megliu cà Ti-6Al-4V è Ti-6Al-7Nb aduprati in l'implanti tradiziunali.
Prutezzione da u stress
I dati di ricerca mostranu chì u sviluppu di materiali porosi pò riduce efficacemente u modulu elasticu, furnisce spaziu fisicu per a crescita ossea è migliurà a fissazione ossea. Per i materiali porosi di l'implantu osseu, certi studiosi anu signalatu chì a porosità deve esse cuntrullata trà 65% è 80%. Per i materiali implantari cù una porosità eccessiva, a porosità riducerà significativamente a resistenza à a compressione è e proprietà di fatica di u materiale, chì ùn ponu guasi risponde à i requisiti d'usu nurmali di u materiale; mentre chì u materiale poroso sottu à questu valore hà una densità più alta, influenza u tissutu osseu per cresce in u materiale è riduce a forza di legame trà l'implantu è u materiale.
Paragone di u metudu tradiziunale VS a stampa 3D
Per risponde à i requisiti di cuncepimentu di a porosità di i materiali sopra menzionati, i metudi tradiziunali di preparazione di materiali porosi in lega di titaniu includenu principalmente: metudu di metallurgia di polveri, metudu di fanghi è metudu di sinterizzazione di fibre.
Tuttavia, i materiali porosi prudutti da tali metudi anu generalmente diametri di pori chjuchi, distribuzione irregulare di i pori, bassa porosità, o un gran numeru di micropori in a struttura di a parete di i pori, ciò chì limita u so ulteriore sviluppu in u campu di i biomateriali. In l'ultimi anni, cù l'introduzione di a tecnulugia di "stampa 3D", per via di e so caratteristiche di trasfurmazione, i vantaghji di l'usu di a stampa 3D per fà materiali porosi sò diventati più evidenti.
In u futuru, cù a risoluzione di a porosità di u materiale porosu è di a dimensione di i pori, di u modulu elasticu, di a tossicità biologica è di altri prublemi, è ancu di l'integrazione è di a scuperta di varie discipline, cumprese a scienza di i materiali, a tecnulugia di e cellule staminali, ecc., i sustituti di lega di titaniu stampati in 3D diventeranu una spezia di personalità. A tecnulugia medica avanzata è precisa hè largamente aduprata in e cliniche ortopediche per risolve efficacemente i prublemi di trattamentu di a riparazione ossea.
Custodia di stampa in lega di titaniu laser Raiming
Da vede:
"Proprietà di trazione di a struttura porosa di l'ossu trabeculare in lega di titaniu stampata in 3D"
"Studiu sperimentale animale nantu à l'effettu di a struttura di i pori di l'impalcatura in lega di titaniu porosa di a stampa 3D nantu à l'effettu di crescita ossea"
"Progressi di a ricerca nantu à a stampa 3D di leghe di titaniu mediche"
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