Strutture di idrossiapatite create dalla produzione additiva con polimero estruso

I ricercatori hanno testato le strutture di idrossiapatite stampate in 3D per la rigenerazione ossea
Nella recente pubblicazione, ” Strutture di idrossiapatite create dalla produzione additiva con polimero estruso “, Katherine Vanesa López Ambrosio (School of Advanced Materials Discovery / Colorado State University di Fort Collins ) affronta gli impianti stampati in 3D per la rigenerazione ossea. Mentre i chirurghi hanno usato impianti convenzionali con un certo successo, c’è sempre il rischio di infezione e il potenziale per mancanza di compatibilità. Anche i costi sono elevati con le tecniche tradizionali poiché le ossa rotte richiedono impianti per guidare la nuova crescita.

Con l’uso dell’idrossiapatite (HAp), i ricercatori vedono il potenziale per il successo ma la necessità di produrre impianti sintetici di HAp. Per questo studio, il team ha creato una resina foto-polimerica di idrossiapatite adatta per la stampa 3D e in grado di produrre forme complesse senza supporti. Ambrosio e i ricercatori hanno sviluppato una sospensione di fotopolimero a base di HAp per la stampa 3D di corpi verdi Hap:

“Le strutture di HAp risultanti hanno mantenuto i loro dettagli complessi, avevano una densità relativa di ~ 78% rispetto a HAp completamente denso e una riduzione dimensionale di ~ 15% rispetto al suo corpo verde. Le strutture di HA sinterizzate sono risultate non citotossiche per le cellule ADSC “, ha affermato Ambrosio. “Sono state anche determinate le proprietà di flessione delle strutture verde sinterizzato e verde sinterizzato. È stato scoperto che i corpi verdi avevano una resistenza alla flessione di ~ 30,42 MPa paragonabile all’osso trabecolare. “

Processo di guarigione dell’osso dopo un trauma da frattura. I giorni da 0 a 5 rappresentano lo stadio infiammatorio, i giorni da 5 a 16 rappresentano lo stadio di riparazione e i giorni da 16 a 35 rappresentano lo stadio di rimodellamento

Le ossa non sono sempre in grado di tollerare lo stress esercitato su di loro causando indebolimento o fallimento della fatica. Dopo una pausa, “un processo riparativo di guarigione auto-attivato” inizia a ricostruire il tessuto e di conseguenza l’osso. Tuttavia, questo non è sempre un processo perfetto e possono emergere difetti se il paziente ha compromesso la salute o vive in un ambiente difficile. Complessivamente, la rigenerazione ossea richiede:

Cellule osteogeniche
Impalcature osteoconduttive
Ambiente meccanico
Fattori di crescita
La guarigione ossea avviene attraverso lo stadio infiammatorio (quattro giorni), la riparazione (da quattro a sei settimane) e il rimodellamento (fino a diversi mesi).

Proprietà meccaniche dell’osso umano.

Idealmente, gli impianti ossei dovrebbero essere:

osteoconduttivo
osteoinduttivi
osteogenic
biocompatibile
bioriassorbibile
Non soggetto a infezione
Accessibile
Compatibile con proprietà meccaniche
Conveniente
Ricerche precedenti hanno prodotto una varietà di metodi diversi per produrre scaffold, sia biocompatibili, osteogenici o riassorbibili. Qui, i fanghi di HAp hanno mostrato un comportamento positivo durante la conservazione (non superiore a 20 giorni) e quindi la deposizione del flusso, comportando sia estrusione viscosa che fotopolimerizzazione.

“È stato possibile costruire strutture complesse che avevano una coesione completa degli strati senza materiale di supporto. Impalcature con diverse dimensioni dei pori da ~ 130 µm sono state stampate in 3D usando fanghi di HAp al 41% vol. L’ispezione visiva, il SEM e il flusso del fluido hanno verificato che i pori fossero interconnessi attraverso le strutture, portando alla convinzione che questi scaffold potessero essere utilizzati per la crescita cellulare in applicazioni ortopediche, riducendo il rischio rappresentato da una cattiva perfusione durante la guarigione delle fratture ”, ha concluso la ricerca squadra.

“La distribuzione non uniforme della densificazione prodotta ha causato sollecitazioni localizzate che hanno causato incrinature nelle parti. I lavori futuri che determinano una relazione tra dimensione delle parti e tempo di mantenimento della sinterizzazione (T1) dovrebbero essere indirizzati per ottenere una densificazione uniforme e ridurre al minimo le fessurazioni. Il problema sopra riportato, oltre alla natura fragile di HAp, ha mostrato una resistenza alla flessione inferiore rispetto ai loro corpi verdi. Pertanto, dovrebbero essere studiati i meccanismi per evitare i gradienti termici nel processo di sinterizzazione e rafforzare i meccanismi di HAp. “

La rigenerazione ossea è una fonte di costante sfida nel campo medico e i ricercatori continuano a creare nuovi metodi per un migliore successo, sia che stiano studiando il potenziale del titanio nei processi AM, gli effetti della ricottura nella bioprinting e gli usi di impalcature innovative .

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