Effetto di ricottura sulle proprietà meccaniche e morfologiche del composito Poly (acido L-lattico) / idrossiapatite come materiale per la stampa 3D di impianti stimolatori della crescita del tessuto osseo

Ricercatori di Tomsk Polytechnic University studiano gli effetti della ricottura in bioprinting per la rigenerazione ossea

Gli scienziati della Tomsk Polytechnic University hanno recentemente pubblicato ” Effetto di ricottura sulle proprietà meccaniche e morfologiche del composito Poly (acido L-lattico) / idrossiapatite come materiale per la stampa 3D di impianti stimolatori della crescita del tessuto osseo”. Come molti altri ricercatori oggi, cercano modi per affinare i processi di bioprinting e ottenere un passo più vicino all’eventuale stampa di organi umani.

Sebbene la ricottura sia un argomento comune sui modi per rafforzare le proprietà meccaniche nella stampa 3D, qui gli autori esaminano i suoi effetti su scaffold compositi PLLA / HAp stampati in 3D di tre composizioni (12,5, 25 e 50% in peso di HAp), utilizzando entrambi microscopia elettronica e nanoindentazione. Sottolineando l’importanza delle protesi metalliche per il trattamento delle condizioni del sistema muscolo-scheletrico, gli autori sottolineano gli inconvenienti in dispositivi più convenzionali come:

Impatto negativo sul funzionamento del sistema muscolo-scheletrico
Alta probabilità di rigetto a causa della metallosi
Chirurgia necessaria per rimuovere i dispositivi temporanei

Il potenziale di successo con gli impianti biodegradabili è eccezionale, portando i ricercatori a realizzare impianti biodegradabili fatti di polimeri termoplastici e compositi polimerici. La loro capacità di riassorbire nel corpo senza presentare le tossine è un enorme vantaggio, ma che fino a poco tempo fa era diminuito a causa della mancanza di proprietà meccaniche e della “degradazione incontrollata” della matrice polimerica.

“Utilizzato in ortopedia sotto forma di perni e viti per il fissaggio dei frammenti ossei [4], il poli (acido L-lattico) (PLLA) ha caratteristiche meccaniche che sono significativamente inferiori a quelle dell’osso naturale”, affermano i ricercatori. “Il basso modulo elastico di questo polimero non garantisce la conservazione della morfologia dell’impianto, limitando così il suo utilizzo come un impianto osteoconduttivo di massa”.

Ricerche scientifiche precedenti hanno dimostrato che potrebbe essere efficace riempire la PLLA con idrossiapatite bioattiva. Riempire il materiale fino al 50 percento in peso può aumentare la rigidità del composito due volte. Nello sperimentare attraverso la stampa 3D FDM, la flessione e la deviazione sono state notate negli scaffold dopo il processo di ricottura. Gli impalcati sono stati raffreddati durante il processo di stampa, causando cristalliti più piccoli e più dense. Anche la trasformazione volumetrica nella struttura cristallina ha causato stressanti alla trazione.

“I risultati della nanoindentazione hanno mostrato una crescita del modulo di Young dopo la ricottura”, hanno concluso i ricercatori. “Il valore massimo di 9393 ± 709 MPa è stato raggiunto il modulo di Young per il composito ricotto con il 50% in peso di HAp.”

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