RWTHアーヘン大学、ドイツ:医療用インプラント用亜鉛マグネシウム合金格子構造のレーザー粉末3Dプリント

RWTHアーヘン大学、ドイツ:医療用インプラント用亜鉛マグネシウム合金格子構造のレーザー粉末3Dプリント
南極のクマの紹介:チタンインプラントや自家骨移植などの従来の骨欠損治療では、大きな骨欠損の治療には限界があり、周囲の骨組織が損傷を受けやすくなります。これらの問題に対処するため、BioStruct プロジェクトでは、より優しい骨の治癒プロセスを可能にする生体吸収性インプラントの開発に取り組んでいます。

△ドイツのアーヘン工科大学が開発した3Dプリント亜鉛マグネシウム合金、PLA製の下顎模型とZnMg製の欠損部適合インプラントを組み合わせたもの
2023年3月18日、Antarctic Bearは、BioStructプロジェクトの一環として、ドイツのアーヘン工科大学が格子構造用の新しい亜鉛マグネシウム合金の組み合わせを研究していることを知りました。彼らは、レーザービーム粉末床溶融結合法(PBF-LB)が、このような構造を製造できる唯一のプロセスであると考えています。

△PBF-LB技術を用いて製造された柱径200μmのZn-Mg合金格子構造
レーザービーム粉末床融合は、患者固有のインプラントの新たな希望となるか?

レーザービーム粉末ベッド融合により、適用部位での機械的ストレスや腐食挙動など、患者の特定の要件に合わせて調整できるインプラントの新しい設計オプションが実現します。格子構造設計法は、指定された要件に従って格子セルの形状と配置をパラメトリックに作成するために使用されます。得られた格子構造は骨欠損の位置に合わせて調整され、PBF-LB 技術を使用して製造する準備が整います。

研究では、科学者たちは亜鉛に少量のマグネシウムを加えることで、結晶粒の微細化と標的を絞った微細構造の調整を達成した。彼らは、亜鉛マグネシウム合金を使用して、顎骨インプラントの有効性と再現性を実証する最初の格子構造を製作しました。デモンストレーターで使用されている格子構造の柱の直径は 200 μm です。

BioStruct プロジェクトの研究成果はインプラントの製造に応用され、その設計は亜鉛マグネシウム合金インプラントの製造と生体適合性から得られた知識に基づいて行われます。さらに、設計プロセスが最適化され、自動化されます。

要約すると、RWTH アーヘン チームは、患者および生産関連の要件を設計プロセスに自動的に統合するための、材料および後処理固有のデータベースとアプリケーション固有のデータベースを作成しています。このプロジェクトの主な目標は、患者の特定の要件を満たし、より穏やかな治療アプローチを可能にする、カスタムメイドの生体吸収性インプラントを生産することです。

△ デルフトの研究者は多孔質鉄の3Dプリントを使用して生分解性の骨インプラントを作成
3Dプリントによる骨インプラントの進歩

デルフト工科大学のエンジニアは、押し出しベースの 3D 印刷技術を使用して、骨の置換に大きな可能性を秘めた多孔質鉄製の生分解性インプラントを作成しました。これらの一時的なインプラントは体内に吸収され、長期的な炎症のリスクを軽減し、重大な骨欠損を治療するための多孔質構造の設計と製造を可能にします。

△科学者たちは、3Dプリンターと生きた細胞を含むゲル状材料を使用して骨のような構造を印刷する方法を解明した。同時に、オーストラリアのニューサウスウェールズ大学(UNSW)の研究者は、生きた細胞で構成された骨のような構造を3Dプリントできる新しい技術を開発しており、骨組織工学、疾患モデル化、薬物スクリーニングに使用できる可能性がある。この技術では、セラミックベースのインクを使用し、患部に直接押し出して、軟骨や骨の欠損部の原位置再建を促進します。この発見は、ニューサウスウェールズ大学化学学部のクリストファー・キリアン准教授とイマン・ルーハニ博士の共同研究によるもので、細胞が詰まった「骨格」を室温で印刷できるようになる可能性がある。




骨、医療、インプラント、格子、レーザービーム粉末床融合

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