Hezur-akatsen tratamendurako inplante porotsuak 3D inprimatzea aurrerapen berria da ehunen ingeniaritzaren arloan. 3D inprimaketa teknologia erabiliz, mikroporoen diseinu zehatza egin daiteke inplante-materialaren poroen tamaina, porositatea, poroen forma eta gainazaleko topografia bezalako parametro fisikoetan oinarrituta. Abantaila hau zaila da hezur-inplante tradizionalen euskarriekin alderatzea, beraz, biobateragarritasun eta propietate mekaniko idealagoak dituzten inplante pertsonalizatuak ekoiztu daitezke pazienteen beharrak guztiz asetzeko.
Zergatik aukeratu titaniozko aleazioa
Titanioa eta titanio aleazioak XX. mendearen erdialdean pixkanaka garatzen hasi ziren metalezko material mota bat dira. Dentsitate txikia, erresistentzia espezifiko handia, korrosioarekiko erresistentzia ona eta biobateragarritasun ona dituzte ezaugarri. Oso erabilia da aeroespazialean, petrokimikoan eta medikuntza eta osasun arloetan.
Lehen etapa
Titanioaren aplikazioari dagokionez, inplante medikoetan, 1940. urtearen hasieran, adituek titaniozko inplanteen eta sagu-femurren arteko inertzia salatu zuten. 1951n, aditu batzuek baieztatu zuten titanio puruak beste inplante-material tradizional batzuek baino biobateragarritasun hobea duela. Hala ere, titaniozko aleazioen ekoizpen-kostu handia eta inplanteetan altzairu herdoilgaitzaren merkatu heldua direla eta, titaniozko aleazioen aplikazioa eta garapena medikuntza-arloan nahiko motela izan da.
Bigarren etapa
1960ko hamarkadatik aurrera, titanio purua erabili izan da ahoko ikerketa klinikoetan gizakien inplante gisa. Errendimendu bikainagoko Ti-6Al-4V aleazioen garapenarekin, titanio aleazioak medikuntzako inplanteen merkatuan asko erabiltzen hasi dira.
Aurre egiten ari garen arazoa
Ti-6Al-4V-ren elastikotasun-modulua 114GPa ingurukoa baino ez den arren, altzairu herdoilgaitza eta kobalto-kromo aleazioa bezalako beste material biologikoena baino txikiagoa, oraindik ere gizakiaren kortex-hezurraren (15-25GPa) eta esponjoso-hezurraren (0.05-3GPa) magnitudea baino handiagoa da. Alde handi horrek "estresaren aurkako babesa" efektua eragingo du, eta horrek inplantearen inguruko hezur-xurgapena eragingo du epe luzera, eta baita inplantea irristatzea ere eragingo du, hezur-inplantazioaren arrakasta-tasa murriztuz.
"Estresaren aurkako babes" efektuak inplante biologikoaren elastikotasun-moduluari (>100GPa) eta hezur hartzailearen elastikotasun-moduluari egiten dio erreferentzia.
Aldi berean, konposizioan dauden Al, V eta beste elementu batzuek toxikotasun biologiko jakin bat dute. Giza gorputzean epe luzeko erabilerak inplantearen inguruko ehunen lesioak eragingo ditu eta entzefalopatia eta anemia bezalako sintomak eragingo ditu. Ez da egokia giza gorputzean epe luzerako erabilerarako.
Toxikotasun biologikoa disoluzioa
Azken urteotan, titaniozko aleazio biologikoetarako, ikertzaileek Ti-Nb-Ta-Zr duten gomazko aleazioak eta Ti-Nb-Zr-Mo-Sn duten TLM aleazioak garatu dituzte, toxikotasun eza eta elastikotasun modulu baxua kontuan hartuta. Eta Ti-Nb-Zr-Sn duen Ti2448 aleazioan, aleazio guztiek Nb, Zr, Mo eta biobateragarritasun ona duten beste elementu batzuk erabiltzen dituzte. Esperimentu-emaitzek erakusten dute titaniozko aleazio horien errendimendu biologikoa, hala nola hezurren sustapena eta sentsibilizazioa, inplante tradizionaletan erabiltzen diren Ti-6Al-4V eta Ti-6Al-7Nb baino hobea dela.
Estresaren aurkako babesa
Ikerketa datuek erakusten dute material porotsuen garapenak eraginkortasunez murriztu dezakeela elastikotasun modulua, hezurren hazkuntzarako espazio fisikoa eman eta hezurren finkapena hobetu dezakeela. Hezur-inplanteen material porotsuei dagokienez, aditu batzuek jakinarazi dute porositatea % 65 eta % 80 artean kontrolatu behar dela. Gehiegizko porositatea duten inplante-materialen kasuan, porositateak nabarmen murriztuko ditu materialaren konpresio-erresistentzia eta neke-propietateak, eta nekez beteko ditu materialaren ohiko erabilera-eskakizunak; balio horren azpitik dagoen material porotsuak dentsitate handiagoa duen bitartean, hezur-ehuna materialean haztera eragiten du eta inplantearen eta materialaren arteko lotura-indarra murrizten du.
Metodo tradizionalaren eta 3D inprimaketaren arteko konparaketa
Aipatutako materialen porositatearen diseinu-eskakizunak betetzeko, titaniozko aleazio porotsuen prestaketa-metodo tradizionalen artean hauek daude batez ere: hauts-metalurgia metodoa, lohi-metodoa eta zuntz-sinterizazio metodoa.
Hala ere, metodo horien bidez ekoitzitako material porotsuek, oro har, poro-diametro txikiak, poroen banaketa irregularra, porositate txikia edo mikroporo kopuru handia izaten dute poroen horma-egituran, eta horrek mugatzen du haien garapen gehiago biomaterialen arloan. Azken urteotan, "3D inprimaketa" teknologiaren sarrerarekin, bere prozesatzeko ezaugarriengatik, 3D inprimaketa erabiltzearen abantailak agerikoagoak bihurtu dira material porotsuak egiteko.
Etorkizunean, material porotsuen porositatea eta poroen tamaina, elastikotasun-modulua, toxikotasun biologikoa eta beste arazo batzuk ebaztearekin, baita hainbat diziplina integratuz eta aurrerapenarekin ere, hala nola materialen zientzia, zelula amen teknologia, etab., 3D inprimaketa bidezko titaniozko aleazioen ordezkoak nortasun mota bat bihurtuko dira. Medikuntza-teknologia aurreratu eta zehatza oso erabilia da ortopedia-kliniketan hezurren konponketaren tratamendu-arazoak eraginkortasunez konpontzeko.
Raiming laser titaniozko aleaziozko inprimaketa-zorroa
References:
"3D inprimatutako titaniozko aleaziozko hezur trabekularreko egitura porotsuaren trakzio-propietateak"
"Animalien ikerketa esperimentala titaniozko aleazio porotsuaren egituraren 3D inprimaketak hezurren hazkuntza-efektuan duen eraginari buruz"
"3D inprimaketa medikorako titaniozko aleazioen ikerketaren aurrerapena"
Ezagutu gure azken produktuak eta deskontuak SMS edo posta elektroniko bidez