ФАБРИКА КОСТЕЙ: КЕРАМИКА И 3D ПРИНТЕР

вкл. .

IQDEMY совместно с доктором физико-математических наук, профессором Томского Государственного Университета и Института физики прочности и материаловедения ТНЦ СО РАН Сергеем Николаевичем Кульковым создали проект по разработке технологии и устройства печати керамических структур переменной плотности, повторяющих строение человеческой кости для персональной имплантации. В ходе реализации данного проекта будут разработаны материалы, технология и устройство печати костных биоимплантатов с высокой биосовместимостью, с учетом индивидуальных анатомических особенностей.

В медицине нередко бывают ситуации, когда пациенту нужны индивидуальные имплантаты, изготовленные с учетом именно его анатомии. К примеру, костные имплантаты актуальны, когда речь идет о дефекте в кости, который не может излечиться самостоятельно. Поэтому, получение искусственных костей из биосовместимых материалов с учетом индивидуальных анатомических и морфофункциональных особенностей пациентов в скором будущем станет важным элементом в ортопедии и позволит избежать использования материалов, обладающих слабой биосовместимостью.

У всех современных ортопедических имплантатов отсутствует важная характеристика живых тканей, а именно биосовместимость и способность поддерживать кроветворение внутри трубчатых костей. По сути, кость — это природный композит коллагена и костного минерала (керамики). Имитация структуры кости подразумевает создание пористых каркасов из композитного материала, обеспечивающего жесткость и высокую прочность на сжатие, а также возможность регулирования размера пор, плотности и их количества по всей длине имплантата. Например, возле суставов участки кости максимально плотные и там отсутствует пористая структура. А внутри трубчатых костей, например берцовой кости, находится самая разветвленная структура высокой пористости, в которой живет костный мозг и синтезируется кровь.

Материал, созданный ранее коллективом ученых ТГУ и ИФПМ СО РАН под руководством профессора Сергея Кулькова, в исследовании обнаружил ряд уникальных свойств, в частности, нанокерамика не просто принимается организмом, как родная, она на самом деле начинает вести себя как природная кость. Для создания такого материала используется смесь из биокерамики (70%) и связующего (30%), заливаемая в силиконовую форму. Далее из заготовки имплантата удаляется связующее и сама заготовка проходит обжиг при высоких температурах. Таким образом, достигается определенная пористость в тех местах где между керамическими частицами было связующее. Но при данной технологии невозможно регулировать размер пор и изготавливать имплантаты переменной структуры.

В ходе переговоров специалисты IQDEMY предложили решение этой проблемы, препятствующей печати полноценных копий костных структур, пригодных для имплантации. Этим решением стало применение керамического 3D принтера линии IQJET, предполагающее 3D-печать керамическими видами чернил и связующим составом для создания готовых к использованию и биосовместимых имплантатов.

В настоящее время изготовление керамических деталей с переменной плотностью и структурой ни кем не реализовано в мире.

Сейчас лабораторией ТГУ подана заявка на грант в Российский научный фонд, где IQDEMY выступит в качестве технологического партнера, более детально обсуждается тема исследования и различные сферы применения будущей технологии.

шаблоны joomla