Association of Representatives
for the Industry of
the Additive Technologies
Ассоциация представителей отрасли
аддитивных технологий

Российский ученый создал композит для 3D-печати костных имплантатов

В Томском политехническом университете разработан метод объемной печати имплантатов на основе кальций-фосфатного композита.

Привлекательность технологии состоит в том, что получаемый материал обладает высокой схожестью с настоящей костной тканью, что позволяет использовать его для 3D-печати биосовместимых костных протезов.

Однако новшество заключается не столько в применении кальций-фосфатных композитов, сколько в их адаптации к аддитивному производству. Ранние попытки использования аддитивных технологий для печати подобными материалами не оправдали себя, ибо такие технологии 3D-печати, как селективное лазерное спекание (SLS), не позволяют создавать модели достаточной прочности применимо к данным композитам. Аналогичным образом не увенчались успехом и попытки спекания изделий из кальций-фосфатных композитов в формах – модели выходили слишком хрупкими, чтобы быть практичными.


Магистрант ТПУ Никита Торопков подошел к проблеме, использовав альтернативный метод быстрого прототипирования. Судя по всему, он создал композитный материал, поддающийся экструзии, что позволило использовать его с 3D-принтерами, работающими по технологии послойного нанесения FDM/FFF, где вместо порошковых материалов используются пластичные филаменты.

«Сама по себе идея использования кальций-фосфатного соединения для науки не новость. Но была серьезная проблема: традиционным методом лазерного спекания из порошка кальций-фосфата нельзя было получить плотный образец, соединения просто разлагались», – поясняет Никита Торопков. «Поэтому это соединение нашло в наше время применение в качестве покрытия на титановые имплантаты, чтобы повысить их приживаемость в организме. Можно сказать, что этот отличный материал отодвинули на задворки. Мы решили воспользоваться аддитивными технологиями, проще говоря, 3D-печатью. Печать методом послойной наплавки позволила нам сделать первые образцы».

Полученные образцы обладают рядом заманчивых характеристик. Наряду с достаточной прочностью, они обладают пористой структурой, что облегчит остеоинтеграцию – то есть сращивание с костной тканью. Химический состав композита аналогичен составу костных тканей, что делает его биосовместимым, не вызывая отторжения организмом. Кроме того, новая технология обещает улучшить ценовую доступность производимых протезов. По предварительным оценкам стоимость 3D-печатных композитных протезов человеческой челюсти может составить порядка 50 тысяч рублей, что примерно в четыре раза дешевле существующих аналогов.

Разработка Никиты вывела молодого ученого в победители всероссийского конкурса инженерных проектов, проводимого под эгидой «Роснано». В настоящее время проводятся испытания полученных образцов, уже доказавшие нетоксичность нового 3D-печатного биомедицинского материала. В скором времени планируются клинические испытания на животных. Дополнительные исследовательские работы проводятся в Сибирском государственном медицинском университете. По оценкам экспертов «Роснано», новый композит для 3D-печати может быть готовым к выходу на рынок в течение трех лет.

«Это очень важный вопрос повышения качества жизни людей. Люди, попавшие в беду и потерявшие, например, конечность, должны продолжать полноценно жить. Поэтому имплантология должна стать доступнее и по технологиям производства, и по конечной стоимости имплантата», – резюмирует Никита Торопков.

Читайте также

Уфимские хирурги применили 3D-печать в подготовке к сложной онкологической операции

Врачи клиники Башкирского государственного медицинского университета провели операцию по удалению рака почек с предоперационным планированием по изготовленному на 3D-принтере анатомическому макету.

Читать далее
ВИАМ и ОДК подписали соглашение о сотрудничестве в области аддитивных технологий

21 августа 2018 года, в день открытия Международного военно-технического форума «Армия-2018», состоялось подписание соглашения о сотрудничестве между Всероссийским научно-исследовательским институтом авиационных материалов и АО «Объединенная двигателестроительная корпорация».

Читать далее
ВИАМ демонстрирует наработки в области аддитивных технологий на форуме «Армия-2018»

Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (ВИАМ) демонстрирует материалы для промышленных 3D-принтеров и образцы 3D-печатных авиационных изделий на Международном военно-техническом форуме «Армия-2018».

Читать далее
Росатом надеется на государственную поддержку производства промышленных 3D-принтеров

Росатом готов наладить производство промышленных 3D-принтеров для печати металлопорошковыми композициями, но для начала нужны деньги, желательно из государственного бюджета.

Читать далее