La progettazione di strutture reticolari per impianti bioriassorbibili in lega Zn-Mg è un’importante area di ricerca nel campo della medicina. Gli impianti bioriassorbibili sono utilizzati per sostituire parti del corpo mancanti o per fornire supporto a organi e tessuti. Questi impianti si degradano nel tempo e non richiedono un intervento chirurgico di rimozione dell’impianto. I materiali utilizzati per questi impianti sono leghe di Zinco (Zn) e Magnesio (Mg) bioriassorbibili e biocompatibili, che possono essere regolati rispetto al comportamento meccanico e corrosivo richiesto degli impianti.
La produzione additiva, in particolare la Laser Powder Bed Fusion (LPBF), è un fattore abilitante per elaborare queste leghe bioriassorbibili e biocompatibili per produrre strutture ottimizzate e specifiche per il paziente, come sostituzioni di tessuto osseo trabecolare spugnoso e poroso. Il DAP presso la RWTH Aachen University ha sviluppato uno strumento di generazione di strutture reticolari algoritmiche per la modellazione e la modifica di reticoli che include automaticamente tutti i requisiti, accelerando e ottimizzando quindi il processo di progettazione e la compatibilità del prodotto.
La lega Zn1Mg è stata sviluppata presso la cattedra DAP e mostra un comportamento promettente per essere utilizzata come materiale per impianti. Le strutture reticolari progettate in questo modo possono essere progettate in modo (semi) adattato alla geometria e adattate alla degradabilità richiesta. La fabbricazione LPBF delle strutture reticolari generate è stata convalidata per la lega Zn1Mg e sono stati raggiunti un diametro del montante riproducibile di 200 µm e una densità relativa > 99,5%.
Nel progetto BioStruct, i ricercatori di Aquisgrana stanno studiando impianti specifici per il paziente con l’obiettivo di produrre impianti riassorbibili nel corpo che, adattati al luogo di utilizzo, garantiscano un processo di guarigione ottimale. La lega ZnMg con ≤ 1% in peso di magnesio ha mostrato le migliori proprietà per l’uso come prodotto di sostituzione ossea. Come dimostratore è stato prodotto un impianto di osso mascellare a struttura reticolare e fabbricato con successo dalla lega ZnMg. Il diametro del puntone della struttura a griglia utilizzata nel dimostratore è di 200 μm.
In sintesi, la progettazione di strutture reticolari per impianti bioriassorbibili in lega Zn-Mg sta diventando sempre più importante nel campo della medicina, e la produzione additiva è un fattore abilitante per elaborare queste leghe bioriassorbibili e biocompatibili. Il DAP presso la RWTH Aachen University ha sviluppato uno strumento di generazione di strutture reticolari algoritmiche per la modellazione e la modifica di reticoli che include automaticamente tutti i requisiti, accelerando e ottimizzando quindi il processo di progettazione e la compatibilità del prodotto. La lega Zn1Mg mostra un comportamento promettente per essere utilizzata come materiale per impianti, e le strutture reticolari progettate in questo modo possono essere adattate alla geometria e alla degradabilità richiesta. La fabbricazione LPBF delle strutture reticolari generate è stata convalidata per la lega Zn1Mg, dimostrando che è possibile produrre impianti con un diametro del montante riproducibile di 200 µm e una densità relativa > 99,5%.
I difetti ossei di dimensioni critiche sono un problema medico complesso e gli impianti permanenti in titanio o acciaio chirurgico spesso utilizzati per il loro trattamento possono causare problemi di guarigione ossea a lungo termine. I ricercatori stanno quindi studiando impianti specifici per il paziente in leghe di zinco e magnesio bioriassorbibili e biocompatibili, che possono essere adattati alla geometria e alla degradabilità richiesta. La geometria e la disposizione dei singoli montanti o celle reticolari sono generate parametricamente, risultando in una struttura reticolare che viene adattata al sito del difetto osseo e prodotta in modo additivo. Le modifiche al design della struttura reticolare consentono una corrosione uniforme in tutto il dispositivo e la lisciviazione dei prodotti di degradazione, consentendo al tempo stesso la crescita ossea mentre l’impianto viene riassorbito nel corpo.
In conclusione, la progettazione di strutture reticolari per impianti bioriassorbibili in lega Zn-Mg rappresenta un’area di ricerca in crescita nel campo della medicina. La produzione additiva è un fattore abilitante per elaborare queste leghe bioriassorbibili e biocompatibili, e la lega Zn1Mg mostra un comportamento promettente per essere utilizzata come materiale per impianti. I ricercatori stanno studiando impianti specifici per il paziente che possono essere adattati alla geometria e alla degradabilità richiesta, garantendo un processo di guarigione ottimale e minimizzando i problemi di guarigione ossea a lungo termine.
