کاربرد فناوری چاپ سه بعدی فلزی در زمینه پزشکی: مواد آلیاژ تیتانیوم متخلخل

تقاضا برای ایمپلنت های متخلخل در درمان نقص استخوان یک چالش بزرگ در زمینه مهندسی بافت است. ادغام فناوری پرینت سه بعدی فلزی امکان طراحی دقیق پارامترهای ایمپلنت مانند اندازه منافذ، تخلخل و شکل منافذ را فراهم می کند و کاملاً ناتوانی داربست های کاشت استخوان سنتی برای دستیابی به این اهداف را تکمیل می کند. ایمپلنت های شخصی سازی شده تولید شده از طریق پرینت سه بعدی فلزی، زیست سازگاری و خواص مکانیکی برتر را ارائه می دهند و به طور قابل توجهی نتایج بیمار را بهبود می بخشند.

تیتانیوم و آلیاژهای آن در اواسط قرن بیستم پدیدار شدند و به دلیل چگالی کم، استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی و زیست سازگاری از کاربرد پزشکی گسترده‌ای برخوردار شدند. از دهه 1960، تیتانیوم خالص به عنوان ایمپلنت انسانی در تحقیقات بالینی دندانپزشکی استفاده شده است.

البته کاربرد پزشکی آلیاژهای تیتانیوم محدودیت هایی دارد. اگرچه مدول الاستیک آلیاژهای تیتانیوم کمتر از سایر مواد است، اما هنوز هم مرتبه ای بالاتر از مدول الاستیک آلیاژهای تیتانیوم نسبت به استخوان قشر و اسفنجی انسان است که اغلب منجر به اثر "حفاظت از استرس" می شود. به بیان ساده، تفاوت قابل توجه در مدول الاستیک بین ایمپلنت و گیرنده منجر به تغییر شکل ناسازگار در هنگام قرار گرفتن در معرض استرس می شود. استفاده طولانی مدت می تواند منجر به پوکی استخوان، فرسایش استخوان و حتی لغزش ایمپلنت شود. علاوه بر این، برخی از اجزای آلیاژهای تیتانیوم بیوتوکسیک هستند و استفاده طولانی مدت نیز می‌تواند باعث ایجاد تغییرات پاتولوژیک در بافت اطراف شود.

برای کاهش بهتر اثر "محافظت از استرس"، باید مواد متخلخل ایمپلنت استخوان با تخلخل بین 65 تا 80 درصد ایجاد شود. مواد متخلخل سنتی که با استفاده از متالورژی پودر، روش‌های دوغاب، و روش‌های تف جوشی الیاف تولید می‌شوند، همگی از اندازه منافذ کوچک، توزیع ناهموار منافذ و تخلخل کم رنج می‌برند. ادغام فناوری پرینت سه بعدی فلزی به طور موثری این اشکالات را کاهش داده است.

قبل از تولید، پیش{0}پردازش برای چاپ سه بعدی فلزی امکان تراز دقیق "پارامترهای فیزیکی ایده آل" مواد متخلخل را از طریق تنظیمات داده فراهم می کند. علاوه بر این، مزایای ذاتی پرینت سه بعدی فلزی در سفارشی سازی شخصی، آن را به یک راه حل بسیار کاربردی برای رسیدگی به تنوع بیولوژیکی بین بیماران تبدیل می کند. فراتر از کیفیت، فناوری پرینت سه بعدی فلزی، به لطف-قالبیت بزرگ، قابلیت‌های چند{7}لیزری آن، همچنین به دور جدیدی از پیشرفت‌ها در سرعت قالب‌گیری و تولید انبوه دست یافته است.

در مورد اشکال سمیت زیستی، این موضوع با پیشرفت عملکرد مواد و گسترش دسته بندی محصولات مورد توجه قرار گرفته است. علاوه بر این، این پیشرفت‌ها در مواد باعث توسعه بیشتر پرینت سه بعدی فلزی در پزشکی و حتی سایر زمینه‌ها می‌شود.

در آینده، با ادامه پیشرفت فناوری پرینت سه بعدی فلزی، جایگزین های آلیاژ تیتانیوم چاپ سه بعدی-به یک فناوری پزشکی شخصی سازی شده و دقیق تبدیل خواهند شد که به طور گسترده در ارتوپدی و سایر زمینه های پزشکی استفاده می شود و به طور موثر چالش های درمانی متعددی را حل می کند.