Perawatan cacat tulang tradisional seperti implan titanium dan cangkok tulang autologous memiliki keterbatasan dalam mengobati cacat tulang yang besar, yang membuat jaringan tulang di sekitarnya rentan terhadap kerusakan. Untuk mengatasi masalah ini, proyek BioStruct sedang mengerjakan implan bioresorbable untuk pendekatan penyembuhan yang lebih ramah tulang.
gambar
△ Paduan seng-magnesium cetak 3D yang dikembangkan oleh RWTH Aachen University di Jerman, model mandibula yang terbuat dari PLA dikombinasikan dengan implan pencocokan cacat yang terbuat dari ZnMg
Pada 20 Maret 2023, Beruang Antartika mengetahui bahwa sebagai bagian dari proyek BioStruct, Universitas RWTH Aachen di Jerman sedang mempelajari kombinasi paduan seng-magnesium baru untuk struktur kisi. Mereka percaya bahwa laser beam powder bed fusion (PBF-LB) adalah satu-satunya proses yang mampu menghasilkan struktur seperti itu.
gambar
△ Struktur kisi paduan seng-magnesium diproduksi menggunakan teknologi PBF-LB, dengan diameter kolom 200 μm
Fusi tempat tidur bubuk sinar laser, harapan baru untuk implan khusus pasien?
Fusi tempat tidur bubuk sinar laser membuka opsi desain baru untuk implan yang dapat memenuhi kebutuhan pasien tertentu seperti tekanan mekanis dan perilaku korosi di lokasi aplikasi. Dengan menggunakan pendekatan desain struktur kisi, geometri dan susunan sel kisi dibuat secara parametrik sesuai dengan persyaratan yang ditentukan. Struktur kisi yang dihasilkan disesuaikan dengan lokasi cacat tulang dan siap untuk diproduksi menggunakan teknik PBF-LB.
Dalam studi tersebut, para ilmuwan mencapai penyempurnaan butir dan menargetkan penyesuaian struktur mikro dengan menambahkan sedikit magnesium ke seng. Mereka membuat struktur kisi pertama menggunakan paduan seng-magnesium, yang terbukti efektif dan dapat direproduksi sebagai implan tulang rahang. Struktur kisi yang digunakan pada demonstrator memiliki diameter pilar 200 μm.
Hasil penelitian proyek BioStruct akan diterapkan pada produksi implan, yang dirancang berdasarkan pengetahuan yang diperoleh dari produksi dan biokompatibilitas implan paduan seng-magnesium. Selain itu, proses desain juga akan dioptimalkan dan otomatis.
Dapat diringkas bahwa tim RWTH Aachen University di Jerman membuat basis data khusus bahan dan pascapemrosesan, serta basis data khusus aplikasi, untuk secara otomatis mengintegrasikan kebutuhan terkait pasien dan produksi ke dalam proses desain. Tujuan menyeluruh dari proyek ini adalah untuk menghasilkan implan yang dibuat khusus dan dapat diserap secara biologis yang memenuhi kebutuhan pasien tertentu dan memungkinkan penggunaan perawatan yang lebih lembut.
gambar
△ Peneliti Delft menggunakan besi berpori untuk mencetak 3D implan tulang biodegradable
Kemajuan dalam implan tulang melalui pencetakan 3D
Menggunakan pencetakan 3D berbasis ekstrusi, para insinyur di Delft University of Technology telah menciptakan implan besi berpori yang dapat terurai secara biologis dengan potensi besar untuk menggantikan tulang. Implan sementara ini dapat diserap oleh tubuh, membantu mengurangi risiko peradangan jangka panjang, dan memungkinkan desain dan pembuatan struktur berpori yang merawat cacat tulang kritis.
gambar
△Para ilmuwan telah mengetahui cara menggunakan printer 3D dan bahan seperti gel yang mengandung sel hidup untuk mencetak struktur seperti tulang
Pada saat yang sama, para peneliti di University of New South Wales (UNSW) di Australia telah menciptakan teknologi baru yang dapat mencetak 3D struktur seperti tulang yang terdiri dari sel-sel hidup, dengan aplikasi potensial dalam rekayasa jaringan tulang, pemodelan penyakit, dan skrining obat. Teknologi ini menggunakan tinta berbasis keramik yang dapat diekstrusi langsung ke area yang terkena dampak untuk memfasilitasi rekonstruksi kartilago dan cacat tulang secara in situ. Penemuan ini, yang dibuat bekerja sama dengan Associate Professor Kristopher Kilian dan Dr Iman Roohani dari Fakultas Kimia UNSW, memungkinkan pencetakan 'kerangka' berisi sel pada suhu kamar.
