Разработан новый марганцево-железный сплав для изготовления подложек и регенерации тканей
Взяв на вооружение технологию 3D-печати, доктор Прашант Кумта из Инженерной школы Свенсона Питтсбургского университета изготавливает микроскопические подложки из марганцево-железных сплавов для регенерации костей и тканей. Как вы знаете, железо обладает высокой прочностью, однако при этом оно слишком устойчиво к коррозии. Добавив к нему марганец, доктор Кумта открыл новый материал для 3D-печати, который гораздо быстрее разрушается. Он даже проверил его на деле, напечатав нижнюю челюсть козла по КТ-сканам.
Результаты исследования представляются достаточно многообещающими, ведь такие подложки идеально повторяют форму костей, а их структура способствует «проникновению клеток» и никоим образом не подавляет «клеточную жизнеспособность».
«Уникальность наших подложек в том, что мы печатаем их из современных запатентованных биоразрушающихся сплавов», – говорит доктор Кумта.
Раньше для восстановления поврежденных тканей и костей использовали трансплантацию. Теперь врачи все чаще делают выбор в пользу синтетических подложек. С их помощью удается минимизировать боль и осложнения, а также риск возникновения болезней или занесения инфекций.
Преимущества 3D-печатных подложек очевидны. Во-первых, они изготавливаются из стерильных и безопасных для здоровья материалов. Во-вторых, им можно придать любую форму. Также не стоит забывать о магии 3D-печати в сочетании с цифровым проектированием: возможностях сканирования, настройки и изготовления новых подложек в кратчайшие сроки и неограниченных количествах.
«Производство пористых подложек любой формы в первую очередь пригодится пациентам, которым не подходят стандартные имплантаты, а также улучшит исход хирургических операций, ведь подложки, изготовленные по индивидуальным меркам, встают идеально», – говорится в исследовании «Современное производство марганцево-железных биоматериалов методом струйной 3D-печати», напечатанном в журнале Acta Biomaterialia.
Металлы обладают большей прочностью и лучшей биоразрушаемостью, нежели пластик или полимеры, а потому идеально подходят для регенерации тканей. Что касается марганцево-железного сплава, его механические свойства, высокая прочность и пористая структура превращают его в отличный материал для подложек.
«Запатентованный сплав на основе железа, испытания которого мы проводим, уникален и действительно быстро разрушается, – говорит доктор Кумта. – Аналогичным образом мы проводим испытания сплава на основе марганца методом струйной печати… Мы убедились, что оба этих сплава уникальны, особенно когда речь заходит об аддитивном производстве конструкций».
После сложного разбора химического состава материалов, используемых для 3D-печати, исследователи подчеркивают, что «по прочности на растяжение 3-DP Fe–30Mn очень близок в костной ткани». Более того, марганцево-железный сплав 3-DP Fe–30Mn обладает повышенными коррозийными свойствами, нежели железо, и «высоким уровнем приклеивания клеток», т.е. высокой адгезией и проникновением. Если коротко, это означает, что подложки из 3-DP Fe–30Mn соответствуют всем необходимым требованиям касательно биокоррозии, прочности на растяжение и «цитосовместимости в лабораторных условиях».
Доктор Кумта и другие исследователи уверены, что марганцево-железный сплав особенно пригодится при изготовлении подложек в черепно-лицевой хирургии.
