В Сколтехе придумали новый метод изготовления костных имплантов — Naked Science
11.11.2020
Сколтех

В Сколтехе придумали новый метод изготовления костных имплантов

4.3

Ученые из Центра Сколтеха по проектированию, производственным технологиям и материалам (CDMM) разработали метод проектирования и изготовления керамических костных имплантов сложной формы с контролируемой структурой пористости, что значительно повышает эффективность сращивания биологических тканей.

Структура костных имплантов / ©Павел Одинев / Пресс-служба Сколтеха

Результаты исследования опубликованы в журнале Applied Sciences. Керамические материалы устойчивы к химическому и механическому воздействию и демонстрируют высокую износостойкость, что делает их подходящими для производства костных имплантов.

Современные технологии 3D-печати позволяют создавать керамические костные импланты по индивидуальному дизайну. Для успешного разрастания клеток в зоне костного импланта используются различные пористые структуры. Для того, чтобы процесс сращивания тканей происходил более эффективно, необходимо, чтобы поры имели размер порядка несколько сотен микрометров.

При этом размер имплантов может превышать размер пор на несколько порядков. При практическом применении все изготавливаемые имплантаты должны быть кастомизированы, то есть проектироваться исходя из особенностей пациента. Это приводит к очевидной проблеме быстрого проектирования имплантов с заданной структурой пористости. Традиционные методы геометрического моделирования, основанные на поверхностном представлении модели здесь неприменимы из-за сложной внутренней структуры объектов.

Ученые из Сколтеха под руководством профессора Александра Сафонова для моделирования имплантов использовали метод, основанный на функциональном представлении (Function Representation — FRep), который был разработан другим профессором Сколтеха Александром Пасько.

«Моделирование микрострутктур с использованием FRep имеет ряд преимуществ, – рассказывает соавтор статьи научный сотрудник Сколтеха Евгений Мальцев ­– во-первых, в процессе FRep моделирования всегда гарантируется корректность полученной модели, в отличие от традиционного полигонального представления в системах автоматического проектирования, в которых высока вероятность получить трещины или нестыковки граней модели.

Во-вторых, это полная параметризация получаемых микроструктур, что дает высокую гибкость в быстрой генерации вариабельных 3D-моделей. В-третьих, это наличие различных инструментов для моделирования различных сеточных структур».

В новой работе были спроектированы цилиндрические имплантаты с использованием метода FRep. При моделировании ячеистой микроструктуры за основу была взята кубическая ячейка алмаза. Далее в лаборатории Аддитивного производства Центра CDMM были изготовлены керамические образцы имплантатов методом 3D-печати и были проведены механические испытания изготовленных образцов при осевом сжатии. За счет изменения пористой структуры, метод позволяет получать импланты разной плотности индивидуально под каждого пациента. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
8 часов назад
Илья Ведмеденко

Видео демонстрирует концепцию, известную как Rapid Dragon. Крылатые ракеты сбросили из самолетов C-17 и EC-130: предполагается, что это позволит повысить ударную мощь США.

Вчера, 19:40
Василий Парфенов

Следует признать: амбициозные планы Илона Маска по освоению Марса столкнулись с суровой реальностью американской бюрократии раньше, чем предполагалось. Не успела его компания SpaceX начать тестирование системы из ускорителя Super Heavy и космического корабля Starship, как регуляторные органы высказали свое «фи». Первый орбитальный запуск исполинской ракеты никак не получит соответствующих разрешений, но наконец-то появилась надежда на положительный исход экологической оценки. Правда, космодром в Бока-Чика должен принять кое-какие расширенные меры по защите окружающей среды.

Вчера, 13:03
Алиса Гаджиева

Иранские ученые расшифровали тексты с глиняных табличек времен правления Дария I.

8 часов назад
Илья Ведмеденко

Видео демонстрирует концепцию, известную как Rapid Dragon. Крылатые ракеты сбросили из самолетов C-17 и EC-130: предполагается, что это позволит повысить ударную мощь США.

19 сентября
Александр Березин

Сегодня на Землю вернулся экипаж Inspiration 4. Пресса уже единодушно пишет об этом так: большой и яркий успех амбициозной космической компании. Без единого профессионала-астронавта — и взлетели выше МКС! Все это правда. Но правда и другое: сам Илон Маск и все, кто хорошо представляют себе пилотируемые космические полеты, находились в напряжении на протяжении троих суток, пока четверо смелых из Inspiration 4 были в космосе. И можно с уверенностью сказать, что впереди у SpaceX, кажется, еще более рискованные полеты. Попробуем разобраться почему.

Вчера, 19:40
Василий Парфенов

Следует признать: амбициозные планы Илона Маска по освоению Марса столкнулись с суровой реальностью американской бюрократии раньше, чем предполагалось. Не успела его компания SpaceX начать тестирование системы из ускорителя Super Heavy и космического корабля Starship, как регуляторные органы высказали свое «фи». Первый орбитальный запуск исполинской ракеты никак не получит соответствующих разрешений, но наконец-то появилась надежда на положительный исход экологической оценки. Правда, космодром в Бока-Чика должен принять кое-какие расширенные меры по защите окружающей среды.

3 сентября
Алиса Гаджиева

Два бронзовых тарана и свинцовые пули обнаружили на месте битвы при Эгатских островах, состоявшейся почти 23 века назад.

11 сентября
Алиса Гаджиева

Необычное погребение обнаружили во время работ по устройству пруда в гольф-клубе.

15 сентября
Ольга Иванова

Американские исследователи выяснили, что в женских тампонах содержатся летучие органические соединения, которые влияют на присутствие этих веществ в моче. Интересно, что в прокладках их содержание значительно ниже.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: