티타늄 임플란트 및 자가 뼈 이식과 같은 전통적인 골 결손 치료는 주변 뼈 조직이 손상되기 쉬운 큰 골 결손을 치료하는 데 한계가 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 BioStruct 프로젝트는 치유에 대한 보다 뼈 친화적인 접근 방식을 위해 생체 흡수성 임플란트에 대해 연구하고 있습니다.
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△독일 RWTH 아헨 대학에서 개발한 3D프린팅된 아연-마그네슘 합금, PLA로 만든 하악모형에 ZnMg로 만든 결함매칭 임플란트를 결합
2023년 3월 20일, Antarctic Bear는 BioStruct 프로젝트의 일환으로 독일의 RWTH Aachen 대학이 격자 구조를 위한 새로운 아연-마그네슘 합금 조합을 연구하고 있다는 사실을 알게 되었습니다. 그들은 레이저 빔 파우더 베드 퓨전(PBF-LB)이 그러한 구조를 생산할 수 있는 유일한 공정이라고 믿고 있습니다.
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△ PBF-LB 기술로 제작된 아연-마그네슘 합금 격자 구조, 기둥 직경 200μm
레이저 빔 파우더 베드 퓨전, 환자 맞춤형 임플란트의 새로운 희망?
레이저 빔 파우더 베드 퓨전은 적용 부위의 기계적 응력 및 부식 거동과 같은 특정 환자 요구 사항을 충족할 수 있는 임플란트에 대한 새로운 디자인 옵션을 제공합니다. 격자 구조 설계 접근 방식을 사용하여 격자 셀의 형상과 배열은 지정된 요구 사항에 따라 파라메트릭 방식으로 생성됩니다. 생성된 격자 구조는 뼈 결손 위치에 맞게 조정되며 PBF-LB 기술을 사용하여 생산할 준비가 됩니다.
이 연구에서 과학자들은 아연에 소량의 마그네슘을 추가하여 결정립 미세화 및 표적 미세구조 조정을 달성했습니다. 그들은 턱뼈 임플란트로서 효과적이고 재현 가능한 것으로 입증된 아연-마그네슘 합금을 사용하여 최초의 격자 구조를 제작했습니다. 데모에 사용된 격자 구조는 기둥 직경이 200μm입니다.
BioStruct 프로젝트의 연구 결과는 아연-마그네슘 합금 임플란트의 생산 및 생체 적합성에서 얻은 지식을 기반으로 설계된 임플란트 생산에 적용됩니다. 또한 디자인 프로세스도 최적화되고 자동화됩니다.
독일의 RWTH Aachen 대학 팀은 환자 및 생산 관련 요구 사항을 설계 프로세스에 자동으로 통합하기 위해 응용 프로그램별 데이터베이스뿐만 아니라 재료 및 후처리별 데이터베이스를 만들고 있다고 요약할 수 있습니다. 이 프로젝트의 가장 중요한 목표는 특정 환자의 요구 사항을 충족하고 더 부드러운 치료를 사용할 수 있는 맞춤형 생체 흡수성 임플란트를 생산하는 것입니다.
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△ 델프트 연구진, 다공질 철로 생분해성 뼈 임플란트 3D 프린팅
3D 프린팅을 통한 뼈 임플란트의 발전
Delft University of Technology의 엔지니어들은 압출 기반 3D 프린팅을 사용하여 뼈를 대체할 가능성이 큰 다공성 철 생분해성 임플란트를 만들었습니다. 이러한 임시 임플란트는 신체에 흡수될 수 있고, 장기적인 염증의 위험을 줄이는 데 도움이 되며, 중요한 뼈 결함을 치료하는 다공성 구조의 설계 및 제조를 가능하게 합니다.
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△과학자들은 3D프린터와 살아있는 세포가 포함된 젤 같은 물질을 사용하여 뼈와 같은 구조를 인쇄하는 방법을 연구했습니다.
동시에 호주 뉴사우스웨일스 대학(UNSW)의 연구원들은 뼈 조직 공학, 질병 모델링 및 약물 스크리닝에 잠재적으로 응용할 수 있는 살아있는 세포로 구성된 뼈와 같은 구조를 3D 프린팅할 수 있는 새로운 기술을 개발했습니다. 이 기술은 연골 및 뼈 결함의 제자리 재건을 용이하게 하기 위해 영향을 받은 부위에 직접 압출할 수 있는 세라믹 기반 잉크를 사용합니다. UNSW 화학 대학의 Kristopher Kilian 부교수와 Iman Roohani 박사가 공동으로 발견한 이 발견은 실온에서 세포로 채워진 '골격'의 인쇄를 가능하게 합니다.
