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3D打印金属植入物:现有技术和行业的未来

医疗植入物是3D打印的理想场景,需要快速制造高度复杂和可定制的产品。添加剂制造的研究继续提高这些植入物的质量,并增加了在医学行业中的应用3D印刷的数量。

植入物,3D打印

图片信用:Monstar Studio / Shutterstock.com

创建医疗植入物是一个艰难的过程,因为它涉及多个密集和巨大的研究体系的合作。这些产品必须从医疗,生物力学和材料科学的角度分析。欧洲杯线上买球

医用植入物最难克服的问题之一是生物相容性。这个问题指的是植入物在长时间内在体内充分发挥作用的能力。错误制造的人造植入物会释放离子,对植入物周围的组织产生负面影响,或者免疫系统会将植入物作为异物完全排斥。当确保生物相容性时,毒理学、免疫系统反应和表面处理都是必须考虑的领域。

除了生物学考虑之外,植入物也难以从机械视角设计。身体部位的生物力学可以是巨大和复杂的:单个组分可以在胶原蛋白含量和体内的胶质含量方面变化,具有不同和基本的机械性能。关节可以移动无数周期几十年,几乎没有磨损。在综合性地重建这些生物力学属性非常困难。

3D打印医疗植入物

骨骼和组织的几何形状因病人而异。病人所遭受的伤害的性质和程度也是他们所独有的。因此,植入体必须是定制的,并且设计独特,以适合他们的病人。

在几乎所有的情况下都是制造了小批次设计的产品,添加剂制造成为最具吸引力,成本效益的方法。构建复杂的内部结构和分钟的复杂碎片,但基本变化比通过计算机辅助设计(CAD)绘制直接制造图层更简单。

增材制造在医疗植入体行业中并不是一个新概念。例如,膝关节植入物是从CAD模型中3d打印出来的。这些模型是从患者膝盖的3D扫描中提取出来的,这可以防止传统上可能发生的侵入性手术。十多年来,3D打印一直被用于整个人体的其他植入物。

3D印刷技术的进步 - 从更广泛的灯丝材料范围提高了精密 - 意味着该制造方法可能越来越多地为医疗植入物实施。欧洲杯足球竞彩

3D印刷植入物中最近的技术进步:镍钛诺动脉支架

材料3D打印的进步 - 最近制造欧洲杯足球竞彩的2020 - 导致了医学领域的巨大进步。

澳大利亚政府科学研究机构CSIRO在过去一年结束时,硝胺醇可以是3D印刷,允许批量生产动脉支架进行循环疾病。

镍钛醇,钛和镍合金,是由于其形状记忆保持性能而用于外周动脉疾病(垫)的高望值材料。垫是由腿部或臂中动脉中的脂肪沉积引起的,导致血流降低到肢体。放置在这些有缺陷的动脉中的支架必须能够变形而是保持其形状,因为用户移动它们的四肢。因此,当创造这些支架时,尼多诺是一种有益的选择。

CSIRO的研究已经得出结论,镍钛诺支架可以3D打印。这是增材制造冶金技术的显著进步(镍钛诺很少用于3D打印),也是这些支架几何形状的改进。这些3d打印支架具有复杂的网状几何结构,使它们比传统支架更有效地扩张和收缩。

随着这项研究,对垫患者添加剂制造的所有好处。动脉支架可以定制给用户并迅速制造。快速制造也导致产品的可访问性更广泛。

医疗植入物3D印刷和应用的制造方法

为了真正了解医疗行业的3D印刷的潜力,重要的是要注意3D打印领域的广泛是多么膨胀。前两位前述示例,动脉支架和膝关节植入物,使用一种3D印刷方法制造:粉末床融合。其他技术可用,所有这些都可以允许其产品的不同属性。

粉末床熔解是指利用激光等热源将粉末熔解成固体材料层的过程。然后将粉末放置在之前熔融的截面上,重复这一过程,一层一层地构建产品。

该过程是最广泛使用的一种,因为它允许容易地进行精确和复杂的结构。在电子束的情况下,该方法的精度在几微米的范围内。该过程还允许使用各种材料。欧洲杯足球竞彩

然而,这种方法也有缺点。与所有增材制造方法一样,粉末床熔炼会产生粗糙表面的产品,需要处理以使其光滑。对于微妙的组件来说,这可能是个问题。此外,在粉末床熔炼中使用激光会由于温度的微小波动而导致裂纹扩展。最后,有些粉末可能很难找到。镍钛诺支架就是一个例子,因为镍钛诺粉末必须定制。

其他3D打印方法是挤出。材料挤出,而不是熔化粉末,将在专用喷嘴中具有粉末(或灯丝)。这种喷嘴,可以穿过所有3个轴,加热并将材料送到温床上,形成产品的层。挤出打印机是大多数人在听到“3D打印”时的想法。

材料挤出比粉床融合更具成本效益,浪费较少。然而,它存在粗糙表面的同样问题,并且在涉及某些生物因素时无法与粉床融合的精确竞争。例如,已经显示出粉床融合,以有效地模仿人骨的孔隙率。这些小孔孔在重建生物材料的机械性能方面是必不可少的,并且是粉末床融合克服材料挤出方法的情况。

3D打印对医疗植入物的发展至关重要,为了继续发展,应该采用这两种主要制造技术的混合。随着技术的发展,这种印刷方法的可能应用也在不断发展。

参考和进一步阅读

adbylak,s. f。(ed。)。(2015)。宿主对生物材料的反应:宿主反应对生物材料欧洲杯足球竞彩选择的影响。学术出版社。

(2015).国家自然科学基金青年基金项目(201320141201)。金属植入物的3D打印技术:技术和程序专题综述。国际生物打印杂志,7(1)。https://doi.org/10.18063/ijb.v7i1.306

Hendrixson,S.,(2020)。3D打印镍钛诺开辟了动脉支架的新可能性。[在线] additivemanufacturing.media。可用于:https://www.additivemanufacturing.media/欧洲杯猜球平台articles/3d-printed-nitinol-opens-new-possibilities-for-arterial-stents(访问2021年6月22日)。

Hendrixson,S.,(2020)。3D打印改变医用植入物的4种方式。[在线] mmsonline.com。可用于:https://www.mmsonline.com/欧洲杯猜球平台articles/4aways-3d-printing-is-changing-medical-implants.(访问2021年6月20日)。

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写道

特里·养育

特里最近从利物浦大学毕业,获得了航空航天工程硕士学位。他一直对写作充满热情,并在马尔伯勒学院(Marlborough College)学习英语文学。特里在大学的论文与医学工程有关,他在那里建造了一个测试平台,用于分析用于医疗环境的软机器人驱动器的材料特性。

引用

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  • 美国心理学协会

    ventre,terry。(2021年6月30日)。3D印刷金属植入物:可用技术和业界的未来。Azom。从Https://www.wireless-io.com/article.aspx?articled=20542从//www.wireless-io.com/104。

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    ventre,terry。“3D印刷金属植入物:可用技术和业界的未来”。AZoM。04 7月2021年7月。

  • 芝加哥

    ventre,terry。“3D印刷金属植入物:可用技术和业界的未来”。Azom。//www.wireless-io.com/article.aspx?articled=20542。(访问于7月4日,2021年7月)。

  • 哈佛

    Ventre,特里。2021。3D打印金属植入物:现有技术和行业的未来。Azom,于2021年7月4日,//www.wireless-io.com/article.aspx?articled=20542。

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