Implantátumok csontadhézióját elősegítő, additívan gyártható felületi struktúrák tervezése és vizsgálata osszeointegráció szempontjából
Az emberi csontszövetbe beültetett implantátumok csontosodása egy komplex biológiai folyamat, amely akár több héten át is eltarthat. Az csontimplantátumok osszeointegrációs időszükségletének csökkentése érdekében a gyártás folyamán az implantátumok felületkezelési eljárásokon (abrazív megmunkálás, kémiai maratás, stb.) mennek keresztül. Ezen eljárásokokat alkalmazva nincsen lehetőség programozott és szabályozott felületi struktúrák kialakítására. Ennek következtében a csontsejtek által kedvelt megfelelő méretű felszíni struktúra kialakítható, de annak morfológiája nem biztos, hogy ideális az osszeointegráció szempontjából. Ezzel szemben az additív gyártástechnológia (fém 3D nyomtatás) lehetőséget nyújt arra, hogy előre jól definiált felületi struktúrák valósuljanak meg, ahol a geometriai paraméterek könnyen változtathatók és vizsgálhatók.
Kutatásunk során a 3D nyomtatást alkalmazzuk, mint implantátumgyártást forradalmasító gyártástechnológia. A technológia fejlődésének köszönhetően napjainkban már biokompatibilis fémekből (pl.: Ti-6Al-4V ELI), is van lehetőség implantátumokat 3D nyomtatni. A gyártástechnológia előnye, hogy az eddig legyárthatatlan, biomimetikus felületi morfológiák is létrehozhatók megfelelő pontosággal. Dolgozatunkban számítógépes szoftverek segítségével a csontszövet trabekuláris szerkezetére hasonlító, illetve a csontintegrációt elősegítő megfelelő méretű pórusokkal ellátott felületi morfológiákat terveztünk, majd ezzel a felületi struktúrával rendelkező próbatesteket állítottuk elő additív gyártástechnológiával biokompatibilis titán ötvözetbő. Hagyományos piacon kapható implantátum felületeknek megfelelő próbatesteket és a tervezett felületi struktúrájú próbatesteket in vitro csontosodási folyamatnak vetettük alá, amely során elemeztük a felület függvényében létrejövő fibrinhálók adhéziós kapcsolatát. Szakítóvizsgálattal meghatároztuk a felületeket összefogó fibrinhálók szétszakításához szükséges erőket, amelyek alapján következtetni lehet az additív gyártástechnológiával előállított felületek osszeointegrációs képességére.
szerző
-
Csongvay Péter
Gépészmérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Pammer Dávid
Tanársegéd, Anyagtudomány és Technológia Tanszék