생물의학 재료는 생물학적 시스템과 상호 작용하고 유기체를 진단하는 데 사용됩니다. 병에 걸리거나 손상된 조직의 치료, 수리 및 교체. 기능을 향상시키는 기관 또는 물질 유형.
최근 몇 년 동안 사람들의 생활 수준이 지속적으로 향상되고 평균 수명이 연장됨에 따라 생물 의약 재료에 대한 수요가 급격히 증가했습니다. 인간의 임플란트는 최상의 치료 기회를 포착하고 환자의 고통을 덜어주기 위해 각 환자에 대해 개별적으로 설계되고 신속하게 제조되어야 합니다. 그러나 전통적인 처리 방법은 특히 전통적인 기술로 작동 및 제어하기 어려운 복잡한 모양의 생물학적 임플란트의 경우 주기가 길고 비용이 많이 듭니다.
의생명 재료를 준비하는 SLS 기술
SLS 기술로 제조되는 바이오메디컬 소재는 주로 바이오메디컬 고분자 재료, 바이오메디컬 금속소재, 바이오메디컬 복합소재 등이다. 이러한 의료 재료는 의료 분야에서 의료 모델, 임플란트 및 보철물, 조직 공학 스캐폴드를 만드는 데 주로 사용됩니다.
1. 의료 모델
생물 의학 분야에서 SLS 기술의 초기 적용은 의료 진단 및 수술의 임상 설계 및 계획, 수술 절차 시뮬레이션 및 의료 교육을 제공하기 위한 의료 모델을 만드는 것이었습니다. 두개악안면 결손은 복잡한 곡면과 많은 중공 구조를 갖는 외과적 수복에서 흔한 질병입니다. 기존의 어떤 수리 방법으로도 개인의 두개골과 턱의 이상적인 모양을 얻을 수 없으며 대략적인 얼굴 모양만 복원할 수 있어 환자의 미적 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 개인화 된 두개골 모델을 만드는 SLS 기술은 매우 실현 가능한 솔루션입니다. 구체적인 운영 프로세스는 다음과 같습니다.
① 모델링 재료. 방부제 두개골 표본을 선택하십시오.
② CT 스캔. CT 스캐너를 사용하여 두개골 표본에 대한 연속 나선 스캔을 수행하고 얻은 단층 촬영 이미지를 재건 워크 스테이션으로 전송하여 DICOM 형식으로 저장합니다.
③3차원{0}}모델 재구성. Mimics 소프트웨어는 DICOM 형식의 이미지 파일을 자동으로 읽는 데 사용됩니다. 뼈 조직 영역의 인식, 추출 및 3차원 중첩을 통해-두개골 결함의 기하학적 모델의 3차원 재구성이 완료됩니다. 재구성된 데이터는 CTM 모듈을 통해 STL 형식 파일로 출력됩니다.
④SLS 신속한 프로토타이핑. MagicsRP 엔티티 레이어링 소프트웨어를 사용하여 STL 형식 파일을 일정 간격으로 레이어링하여 SLS에서 요구하는 단층 STL 파일을 생성한 다음 레이어링된 STL 파일을 SLS 성형기에 입력하여 모델을 처리합니다. 연구에 따르면 CT 스캔, 3차원 모델링 및 SLS 기술을 종합적으로 사용하여{0}다른 환자에 대한 다양한 계획을 설계하고 맞춤 결함 모델과 수복물 모델의 모양, 구조 및 크기는 기본적으로 동일한 것으로 나타났습니다. 턱과 일치하는 두개골 표본. 안면 수술의 요구 사항은 수술 전 진단 및 수술 계획에 사용할 수 있습니다.
2. 임플란트 및 보철물
임플란트와 보철물은 인체에 친화적인 생체재료로 제작되어 인체를 이식하거나 착용한 후 치료 및 재활에 역할을 할 수 있습니다. 의생명공학의 관점에서 임플란트는 다음 3가지 조건을 충족해야 합니다.
①운동 중 신체의 자중과 충격을 견딜 수 있는 충분한 기계적 강도;
②결손 부위와 주변 조직에 맞는 개별 매칭
③ 생체조직 적합성이 좋다. 그러나 기존 캐릭터는 개별 매칭이 부족합니다.
재료 과학, 컴퓨터 기술 및 SLS 기술의 급속한 발전으로 임플란트의 개별 설계, 신속한 제조 및 대중화가 가능했습니다.
복잡한 몸체를 준비하는 데 사용되는 두 가지 방법에는 공통점이 있습니다. 첫째, CT 스캔과{0}3차원 재구성을 사용하여 수복물의 모델을 얻은 다음 개체를 SLS 기술로 제조하고 마지막으로 인공 복잡한 바디는 재작업 과정을 통해 얻어집니다. 전통적인 생산 방법과 비교하여 시간과 재료 비용을 절약하고 생산 단계와 비용을 줄이며 생물 의학 분야에서 SLS 기술을 홍보하고 적용하는 기반을 제공합니다.
3. 조직 공학 비계
조직 공학은 손상된 조직이나 장기의 기능을 복원, 유지 또는 개선하기 위한 생물학적 대체물을 개발하기 위해 공학 과학 및 생명 과학의 원리와 방법을{0}적용하는 새로운 교차 분야입니다. 조직 공학 스캐폴드에 사용되는 생체 재료는 다음 요구 사항을 충족해야 합니다.
① 3차원{0}} 다공성 네트워크 구조는 세포 증식과 영양소 및 대사 폐기물의 이동을 촉진합니다.
② 생체적합성이 양호, 세포독성, 염증반응, 면역거부반응이 뚜렷하지 않음.
③ 적절한 생분해성 및 분해율은 새로운 조직 세포의 성장 및 재생산과 일치합니다.
④ 세포 부착, 증식 및 분화를 촉진하기 위한 적절한 표면 물리적 및 화학적 특성;
⑤ 특정 생체 역학적 특성은 신체의 생물학적 환경에서 구조 및 외관의 안정성과 무결성을 유지할 수 있습니다.
조직공학 스캐폴드에 사용되는 재료는 주로 천연 생체재료, 바이오세라믹 및 합성고분자 재료를 포함한다. 섬유 결합법, 용액 주조 침출법, 상 분리법, 기체 발포법, 입자 소결법과 같은 전통적인 제조 공정으로 얻은 조직 공학 지지체는 기계적 강도가 낮고 기공의 상호 침투 정도가 낮고 기공률 및 기공 구조 제어성이 있습니다. 유연하지 않습니다.
SLS Rapid prototyping 기술은 스텐트를 제조하기 위해 폴리머 또는 폴리머/바이오세라믹 복합물의 선택적 소결을 사용합니다. 스텐트의 미세 구조는 SLS 공정 매개변수를 조정하여 제어할 수 있으며, 얻어진 스텐트는 모두 다공성 구조입니다.
의생명 재료를 준비하는 SLS 기술은 다양한 환자의 개별 요구를 충족하는 개인화된 설계 및 가공을 달성할 수 있을 뿐만 아니라 공정 매개변수와 후처리 방법을 조정하여 생체 의약 재료의 미세 구조 및 기계적 특성을 유연하게 제어할 수 있습니다.{0} 그러나, SLS 기술로 제조된 바이오메디컬 재료는 일반적으로 낮은 밀도, 거친 표면 및 낮은 기계적 특성, 특히 폴리머 및 폴리머/세라믹 복합 재료와 같은 문제를 가지고 있어 바이오메디컬 재료의 기계적 호환성 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 그러나 SLS 기술의 이러한 특성을 사용하여 세포 접착 및 성장에 도움이 되는 거칠고 다공성인 금속 재료, 특히 생체 적합성 및 기계적 특성이 우수한 티타늄 및 티타늄 합금 재료를 제조하는 것이 편리합니다. 이것은 SLS Technology가 의생명 재료 준비 분야에서 중요한 발전 방향이 될 것입니다.