Các phương pháp điều trị khiếm khuyết xương truyền thống như cấy ghép titan và ghép xương tự thân có những hạn chế trong việc điều trị các khiếm khuyết xương lớn khiến mô xương xung quanh dễ bị tổn thương. Để giải quyết những vấn đề này, dự án BioStruct đang nghiên cứu cấy ghép có thể tự tiêu sinh học để có phương pháp chữa lành thân thiện với xương hơn.
hình ảnh
△Hợp kim kẽm-magiê in 3D được phát triển bởi Đại học RWTH Aachen ở Đức, mô hình hàm dưới làm bằng PLA được kết hợp với mô cấy khớp khiếm khuyết làm bằng ZnMg
Vào ngày 20 tháng 3 năm 2023, Gấu Nam Cực biết được rằng trong khuôn khổ dự án BioStruct, Đại học RWTH Aachen ở Đức đang nghiên cứu một tổ hợp hợp kim kẽm-magiê mới cho cấu trúc mạng. Họ tin rằng phản ứng tổng hợp giường bột chùm tia laze (PBF-LB) là quy trình duy nhất có khả năng tạo ra các cấu trúc như vậy.
hình ảnh
△ Cấu trúc mạng hợp kim kẽm-magiê được sản xuất bằng công nghệ PBF-LB, với đường kính cột 200 μm
Phản ứng tổng hợp giường bột chùm tia laser, hy vọng mới cho cấy ghép dành riêng cho bệnh nhân?
Phản ứng tổng hợp giường bột chùm tia laser mở ra các tùy chọn thiết kế mới cho cấy ghép có thể đáp ứng các nhu cầu cụ thể của bệnh nhân như ứng suất cơ học và hành vi ăn mòn tại vị trí ứng dụng. Sử dụng phương pháp thiết kế cấu trúc mạng, hình dạng và sự sắp xếp của các ô mạng được tạo theo tham số theo các yêu cầu cụ thể. Cấu trúc mạng kết quả được điều chỉnh cho phù hợp với vị trí của khuyết tật xương và sẵn sàng để sản xuất bằng kỹ thuật PBF-LB.
Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã đạt được sự tinh chỉnh của ngũ cốc và nhắm mục tiêu điều chỉnh cấu trúc vi mô bằng cách thêm một lượng nhỏ magiê vào kẽm. Họ đã chế tạo cấu trúc mạng đầu tiên bằng cách sử dụng hợp kim kẽm-magiê, hợp kim này đã được chứng minh là có hiệu quả và có thể tái tạo như một bộ phận cấy ghép xương hàm. Cấu trúc mạng được sử dụng trong trình diễn có đường kính trụ là 200 μm.
Kết quả nghiên cứu của dự án BioStruct sẽ được áp dụng để sản xuất mô cấy, được thiết kế dựa trên kiến thức thu được từ quá trình sản xuất và khả năng tương thích sinh học của mô cấy hợp kim kẽm-magiê. Ngoài ra, quá trình thiết kế cũng sẽ được tối ưu hóa và tự động hóa.
Có thể tóm tắt rằng nhóm Đại học RWTH Aachen ở Đức đang tạo cơ sở dữ liệu dành riêng cho vật liệu và hậu xử lý, cũng như cơ sở dữ liệu dành riêng cho ứng dụng, để tự động tích hợp các nhu cầu liên quan đến bệnh nhân và sản xuất vào quy trình thiết kế. Mục tiêu tổng thể của dự án là sản xuất các bộ phận cấy ghép có khả năng hấp thụ sinh học, tùy chỉnh, đáp ứng các yêu cầu cụ thể của bệnh nhân và cho phép sử dụng các phương pháp điều trị nhẹ nhàng hơn.
hình ảnh
△ Các nhà nghiên cứu của Delft sử dụng sắt xốp để in 3D cấy ghép xương có thể phân hủy sinh học
Những tiến bộ trong cấy ghép xương thông qua in 3D
Sử dụng công nghệ in 3D dựa trên phương pháp ép đùn, các kỹ sư tại Đại học Công nghệ Delft đã tạo ra các bộ phận cấy ghép phân hủy sinh học bằng sắt xốp có tiềm năng lớn để thay thế xương. Những bộ phận cấy ghép tạm thời này có thể được cơ thể hấp thụ, giúp giảm nguy cơ viêm nhiễm lâu dài, đồng thời cho phép thiết kế và chế tạo các cấu trúc xốp điều trị các khiếm khuyết xương nghiêm trọng.
hình ảnh
△Các nhà khoa học đã tìm ra cách sử dụng máy in 3D và vật liệu dạng gel có chứa tế bào sống để in các cấu trúc giống như xương
Đồng thời, các nhà nghiên cứu tại Đại học New South Wales (UNSW) ở Úc đã tạo ra một công nghệ mới có thể in 3D các cấu trúc giống như xương bao gồm các tế bào sống, với các ứng dụng tiềm năng trong kỹ thuật mô xương, mô hình hóa bệnh và sàng lọc thuốc. Công nghệ này sử dụng loại mực gốc gốm có thể được đùn trực tiếp vào các khu vực bị ảnh hưởng để tạo điều kiện tái tạo tại chỗ các khiếm khuyết sụn và xương. Phát hiện này, được thực hiện với sự hợp tác của Phó Giáo sư Kristopher Kilian và Tiến sĩ Iman Roohani từ Trường Hóa học của UNSW, cho phép in các 'bộ xương' chứa đầy tế bào ở nhiệt độ phòng.
