Impianti ossei temporanei in ferro poroso stampati in 3d

I RICERCATORI DI DELFT STAMPANO IN 3D IMPIANTI OSSEI BIODEGRADABILI UTILIZZANDO FERRO POROSO

Un team di ingegneri della Delft University of Technology ha utilizzato la stampa 3D basata su estrusione per fabbricare impianti ossei temporanei in ferro poroso.

Proprio come il magnesio o lo zinco, il ferro poroso è biodegradabile, il che significa che ha un grande potenziale come sostituto osseo temporaneo che serve a degradarsi quando il nuovo osso ricresce al suo posto. Riassorbendo nel corpo, gli impianti temporanei alleviano il rischio di infiammazione a lungo termine, che è tipicamente associato agli impianti ossei permanenti in metalli come il titanio.

Amir A. Zadpoor, l’autore principale dello studio , afferma: “In confronto ad altri metalli o polimeri biodegradabili per impianti ossei, il ferro ha un’elevata resistenza meccanica, che consente la progettazione e la fabbricazione di strutture porose per il trattamento dell’osso critico difetti. “

A prima vista, sembra che avrebbe perfettamente senso stampare in 3D impianti ossei bioriassorbibili utilizzando il ferro. Il metallo viene utilizzato dall’organismo per trasportare l’ossigeno, accelera alcune reazioni enzimatiche, svolge un ruolo importante nella risposta immunitaria ed è un ingrediente chiave della rigenerazione ossea.

Il problema sorge quando si guarda alla forma più comune di ferro, che è il ferro sfuso (denso). A differenza del ferro poroso, il ferro sfuso ha un tasso di biodegradazione molto basso, a causa della sua superficie relativamente piccola. Sfortunatamente, i precedenti tentativi di stampare in 3D scaffold ossei porosi con tecnologie come la fusione del letto di polvere hanno incontrato limitazioni, principalmente legate all’accessibilità, ai costi o al controllo della porosità. Sebbene la stampa 3D basata sull’estrusione possa superare alcuni di questi ostacoli, è spesso sinonimo di parti di qualità inferiore che non sono adatte per prodotti medici per uso finale.

Pertanto, il team di Delft ha deciso di provare la propria configurazione basata sull’estrusione appositamente costruita. Zadpoor ​​aggiunge: “Volevamo verificare la fattibilità dell’applicazione della stampa 3D basata sull’estrusione per fabbricare ferro poroso ed esplorare il potenziale di risolvere il problema fondamentale del ferro sfuso, che ha un tasso di biodegradazione molto basso pur mantenendo altre importanti proprietà come l’integrità strutturale. e proprietà meccaniche durante il periodo di guarigione delle ossa. “

L’approccio del team prevedeva l’infusione di un polimero-solvente con particelle di ferro, creando un inchiostro composito. Una volta stampate le strutture dell’impalcatura, sono state riscaldate per bruciare il polimero, lasciando dietro di sé il ferro. Le strutture di ferro rimanenti sono state quindi ulteriormente trattate termicamente per sinterizzarle in solidi porosi.

Zadpoor ​​ei suoi colleghi hanno immerso i loro scaffold porosi stampati in fluidi corporei simulati appositamente formulati e hanno determinato un tasso di biodegradazione molto alto: il ferro perdeva il 7% della sua massa ogni 28 giorni. Il team ha anche scoperto che la corrosione si era verificata intorno e persino all’interno degli impianti, ma le loro proprietà meccaniche sono rimaste nella gamma dell’osso umano.

“Abbiamo confermato che la stampa 3D basata sull’estrusione può fornire scaffold in ferro poroso con una migliore biodegradabilità e proprietà meccaniche che imitano l’osso per una potenziale applicazione come sostituti ossei”, ha affermato Zadpoor.

Le fasi successive della ricerca hanno comportato la verifica del potenziale della stampa 3D basata sull’estrusione per altre funzionalità più avanzate relative all’impianto. Ciò comporta l’infusione di nanobioceramica per promuovere la crescita ossea e persino agenti antibatterici per alleviare il rischio di infezioni post-chirurgiche.

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