1. Principii tehnice de la modelarea exactă la fabricarea structurală sofisticată .
Imprimarea metalică 3D creează forme tridimensionale detaliate prin topirea pulberii metalice un strat la un moment dat cu un fascicul puternic, folosind metode precum topirea laserului selectiv (SLM) sau topirea fasciculului de electroni (EBM) . principalele sale beneficii constau din:
Posibilități de personalizare: Creați un model 3D folosind date CT/RMN pacient pentru a se potrivi cu structurile anatomice ale urechii la nivelul micrometrelor .
Capabil să construiască structuri poroase de gradient (porozitate 60–85%), lanțuri osiculare biomimetice și alte caracteristici dificil de obținut cu metode convenționale și fabricarea structurii complexe
Fabricare rapidă: durează doar 48 de ore -70% mai puțin decât procedurile convenționale de la scanare până la livrare .
2. inovație materială: o abordare de ultimă generație a funcționalizării și biocompatibilității .
În ciuda rezistenței de coroziune remarcabile, aliajul tipic de titan (TI6Al4V) are un modul elastic de 110 GPa, mult mai mare decât cel al osiculelor (1-5 GPA) . O nouă generație de sisteme materiale transcende acest blocant:
Ti TA (75 GPa) și Ti NB (45 GPa) controlează distorsiunea zăbrelei cu ajutorul elementelor tantal/niobium, scăzând astfel rigiditatea în intervalul de potrivire a oaselor auditive .
Acoperirea suprafeței aliajului de titan cu hidroxiapatită (ha) sau bioglass este destinată să ajute țesuturile moi să se lipească și oasele să crească împreună cu acesta .
Formele aliaje de memorie, cum ar fi NITI, își recâștigă forma setată sub efectul temperaturii corpului și se adaptează dinamic pentru a se potrivi schimbărilor în anatomia urechii .
De la osicule artificiale până la reconstrucția completă a urechii, tehnologia de imprimare 3D metalică a fost aplicată pe scară largă în intervenția chirurgicală a urechilor cu utilizări obișnuite, inclusiv:
Compania germană Binaral a folosit un design special pentru osicele auditive de aliaj de titan cu imprimeu 3D care îmbunătățesc eficiența transmisiei sonore cu 40%.
Implantarea Cochlearului: Utilizarea tehnologiei de imprimare 3D, compania americană Cochlear personalizează electrozii cohleare, alinând astfel cu precizie tabloul de electrozi cu curbura tubului în spirală cohleară;
Spitalul General al Armatei de Eliberare a Poporului Chinez a încheiat prima operațiune pentru a transplanta un stent al urechii din aliaj de titan imprimat 3D; Frecvența de rezonanță auditivă externă a canalului extern al pacientului a revenit la 95% din valoarea normală .
3. Dificultăți și observații tehnice
În ciuda marilor beneficii tehnologice, implanturile urechii imprimate metalice se confruntă în continuare cu trei probleme principale .:
Corectitudinea imprimării: deschiderea minimă controlabilă este de 200 μm, ceea ce este dificil pentru a satisface nevoile exacte de regenerare ale capilarelor (diametrul 8-10 μm);
Pentru a crește eficiența capturii de celule, modificați în continuare suprafața schelei cu o acoperire superhidrofilă (unghiul de contact cu cinci grade);
Observație pe termen lung: Lipsa senzorilor integrați pentru feedback în timp real asupra statutului de vindecare a țesuturilor crește riscul complicațiilor postoperatorii .
Reacționând la aceste dificultăți, oamenii de știință creează:
Suprafața aspră la nivel micro-nano (RA 1,6 μm) este generată prin contactarea laserului și pulberii;
Senzorii micro incluși în implanturi pentru a urmări parametrii importanți, inclusiv presiunea interfeței și modificările de temperatură, constituie un sistem de detectare inteligentă;
Combinând celulele și hormonii de creștere, tehnica de bioprinting creează o interfață de implant bioactiv care crește .