Az orvosbiológiai anyagok kölcsönhatásba lépnek a biológiai rendszerekkel, és az organizmusok diagnosztizálására használják őket. Beteg vagy sérült szövetek kezelése, javítása és pótlása. Működését fokozó szerv vagy anyagfajta.
Az elmúlt években az emberek életszínvonalának folyamatos javulásával és az átlagos élettartam meghosszabbodásával az orvosbiológiai anyagok iránti kereslet rohamosan nőtt. Az emberi implantátumokat egyedileg kell megtervezni és gyorsan le kell gyártani minden páciens számára, hogy megragadják a legjobb kezelési lehetőséget és enyhítsék a páciens fájdalmát. A hagyományos feldolgozási módszerek azonban hosszú ciklusúak és magas költségekkel járnak, különösen az összetett formájú biológiai implantátumok esetében, amelyeket a hagyományos technikákkal nehéz kezelni és ellenőrizni.
SLS technológia orvosbiológiai anyagok előállításához
Az SLS technológiával előállított orvosbiológiai anyagok főként orvosbiológiai polimer anyagok, orvosbiológiai fémanyagok és orvosbiológiai kompozit anyagok. Ezeket az orvosi anyagokat elsősorban az orvostudomány területén használják orvosi modellek, implantátumok és protézisek, valamint szövetmérnöki állványok készítésére.
1. Orvosi modell
Az SLS technológia legkorábbi alkalmazása a biomedicina területén az volt, hogy orvosi modelleket készítsenek az orvosi diagnózis és műtét klinikai tervezésére és tervezésére, a sebészeti eljárások szimulációjára és az orvosi oktatásra. A craniomaxillofacialis defektus a sebészeti javítás során gyakori betegség, összetett ívelt felületekkel és sok üreges szerkezettel. A meglévő javítási módszerek egyike sem tudja elérni az egyedi koponya és állkapocs ideális formáját, és csak nagyjából tudja helyreállítani a páciens esztétikai követelményeinek nem megfelelő arcformát. Az SLS technológia személyre szabott koponyamodell készítéséhez rendkívül megvalósítható megoldás. A konkrét műveleti folyamat a következő:
① Modellező anyagok. Válasszon egy antiszeptikus koponyamintát.
② CT vizsgálat. A koponyamintán CT-szkennerrel folyamatos spirális szkennelést végeznek, a kapott tomográfiás képeket pedig a rekonstrukciós munkaállomásra továbbítják és DICOM formátumban tárolják.
③ Háromdimenziós modell rekonstrukció. A mimics szoftver a DICOM formátumú képfájl automatikus beolvasására szolgál. A csontszövet terület felismerése, extrakciója és háromdimenziós szuperpozíciója révén elkészül a koponya defektus geometriai modelljének háromdimenziós rekonstrukciója. A rekonstruált adatok a CTM modulon keresztül az STL formátumú fájlba kerülnek.
④SLS gyors prototípuskészítés. A MagicsRP entitásrétegező szoftver segítségével az STL formátumú fájlokat meghatározott időközönként rétegezi, hogy létrehozza az SLS által igényelt tomográfiai STL fájlt, majd a réteges STL fájl bemenetre kerül az SLS formáló gépbe a modell feldolgozásához. Tanulmányok kimutatták, hogy a CT-szkennelés, a háromdimenziós modellezés és az SLS technikák átfogó alkalmazása a különböző betegek számára különböző tervek készítésére, a személyre szabott hibamodellek és a helyreállítási modellek alakja, szerkezete és mérete alapvetően megegyezik a koponyamintákéval. , amelyek egy vonalban vannak az állkapcsokkal. Az arcsebészet követelményei felhasználhatók a preoperatív diagnosztikában és a műtéti tervezésben.
2. Implantátumok és protézisek
Az implantátum és a protézis az emberi szervezettel kompatibilis biológiai anyagokból készül, és szerepet játszhat az emberi test beültetése vagy viselése utáni kezelésben, rehabilitációban. Az orvosbiológiai tervezés szempontjából az implantátornak meg kell felelnie a következő 3 feltételnek:
① Elegendő mechanikai szilárdság ahhoz, hogy ellenálljon a test saját súlyának és behatásainak edzés közben;
② Egyedi illesztés a hiba helyéhez és a környező szövetekhez;
③ Jó biológiai szövetkompatibilitás. A meglévő karakterekből azonban hiányzik az egyéni illeszkedés.
Az anyagtudomány, a számítástechnika és az SLS technológia rohamos fejlődése lehetővé tette az implantátumok egyedi tervezését, gyors legyártását és népszerűsítését.
A komplex test elkészítésének két módszerében közös: először CT-vizsgálattal és háromdimenziós rekonstrukcióval kapjuk meg a restauráció modelljét, majd SLS technológiával gyártják le az entitást, végül előállítják a mesterséges komplex testet. az átdolgozási folyamat által. A hagyományos gyártási módokhoz képest időt és anyagköltséget takarít meg, csökkenti a gyártás lépéseit és költségeit, valamint alapot ad az SLS technológia népszerűsítéséhez és alkalmazásához a biomedicina területén.
3. Szövetmérnöki állvány
A szövettechnológia egy feltörekvő, több tudományág, amely a mérnöki tudomány és az élettudomány elveit és módszereit alkalmazza biológiai helyettesítők kifejlesztésére a sérült szövetek vagy szervek működésének helyreállítására, fenntartására vagy javítására. A szövetmérnöki állványokban használt bioanyagoknak meg kell felelniük a következő követelményeknek:
① A háromdimenziós porózus hálózati szerkezet megkönnyíti a sejtburjánzást, valamint a tápanyagok és anyagcsere-hulladékok átvitelét;
②Jó biokompatibilitás, azaz nincs nyilvánvaló citotoxicitás, gyulladásos reakció és immunkilökődés;
③ Megfelelő biológiai lebonthatóság, és a lebomlási sebesség megfelel az új szövetsejtek növekedésének és szaporodásának;
④ Megfelelő felületi fizikai és kémiai tulajdonságok, amelyek elősegítik a sejtek adhézióját, proliferációját és differenciálódását;
⑤ Bizonyos biomechanikai tulajdonságok képesek fenntartani a szerkezet és a megjelenés stabilitását és integritását a test biológiai környezetében.
A szövetmérnöki állványokhoz használt anyagok főként természetes bioanyagokat, biokerámiákat és szintetikus polimer anyagokat tartalmaznak. A hagyományos előkészítési eljárásokkal, például szálkötéses módszerrel, oldatos öntéses kilúgozási módszerrel, fázisszétválasztási módszerrel, gázhabosítási módszerrel és részecskeszinterezési módszerrel előállított szövettechnikai állványok mechanikai szilárdsága gyenge, a pórusok áthatolása, porozitása és pórusszerkezete alacsony. A szabályozhatóság nem rugalmas.
Az SLS gyors prototípus-készítési technológiája polimerek vagy polimer/biokerámia kompozitok szelektív szinterezését alkalmazza a sztentek gyártásához. A stent mikroszerkezete az SLS folyamat paramétereinek beállításával szabályozható, és a kapott sztentek mind porózus szerkezetek.
Az orvosbiológiai anyagok elkészítésére szolgáló SLS technológiával nemcsak személyre szabott tervezést és feldolgozást lehet elérni a különböző páciensek egyéni igényeinek megfelelően, hanem rugalmasan szabályozhatja az orvosbiológiai anyagok mikroszerkezetét és mechanikai tulajdonságait is a folyamatparaméterek és az utófeldolgozási módszerek módosításával. Az SLS technológiával előállított orvosbiológiai anyagok azonban általában olyan problémákkal küzdenek, mint például az alacsony sűrűség, az érdes felület és az alacsony mechanikai tulajdonságok, különösen a polimer és polimer/kerámia kompozit anyagok, amelyek nem felelnek meg az orvosbiológiai anyagok mechanikai kompatibilitási követelményeinek. Az SLS technológia ezen jellemzőinek felhasználásával azonban célszerű előállítani a durva és porózus fémanyagokat, amelyek elősegítik a sejtek adhézióját és növekedését, különösen a kiváló biokompatibilitással és mechanikai tulajdonságokkal rendelkező titán és titánötvözet anyagokat. Ez lesz az SLS technológia fontos fejlesztési irány az orvosbiológiai anyagok készítése területén.