3D štampa tantal
3D štampa je nova metoda obrade. Najznačajnija karakteristika ove tehnologije je da može direktno formirati konačni trodimenzionalni uzorak na osnovu uvezenog modela obratka. Laser Powder Bed Fusion (LPBF) i Electron Beam Melting (EBM) u 3D štampanju se često koriste za obradu implantata od tantala. Oprema za obradu LPBF-a ima tri skladišta, i to skladište praha, skladište za formiranje i skladište za reciklažu. Metalni prah je potrebno dodati u skladište praha unapred pre štampanja. Tokom prerade, prah se strugačem ravnomjerno raznosi u skladištu za formiranje, a zatim se obrađuje laserskim ili elektronskim snopom topljenja, zagrijavanjem i očvršćavanjem u unaprijed određeni oblik. Kanta za prah se diže sloj po sloj, posuda za formiranje se spušta sloj po sloj, a slojevi se preklapaju i konačno formiraju.
LPBF tehnologija može prilagoditi metalne koštane implantate s odgovarajućim oblicima i veličinama prema području liječenja pacijenta kako bi se zadovoljile personalizirane potrebe pacijenta. Tokom obrade, laserski snop visoke gustoće energije skenira sloj po sloj prema putanji koju je dizajnirao model, a svaki sloj je precizno postavljen u ciljni oblik, postižući slobodu u dizajnu strukture obratka. Tantal ima visoku tačku topljenja, a tradicionalne metode obrade su previše neefikasne za obradu tantala. Laserski snop visoke energije koji se odmah oslobađa tokom LPBF obrade može u potpunosti i brzo otopiti vatrostalni prah tantala, što uvelike smanjuje poteškoće u pripremi biomedicinskog tantala i poboljšava implantabilnost. Efikasnost pripreme, skraćivanje ciklusa preoperativne pripreme. Neiskorišteni prah tokom obrade može se reciklirati, a odštampani uzorci su vrlo precizni. Potrebna je samo mala količina naknadnog mljevenja, a stopa iskorištenja materijala je visoka, što uvelike smanjuje troškove proizvodnje implantata od tantala. Osim toga, LPBF može ostvariti brzu pripremu poroznih struktura, efikasno rješavajući probleme prekomjerne mase i neusklađenih mehaničkih svojstava implantabilnih uređaja od čvrstog tantala.
Naši proizvodi
Faktori koji utiču na 3D štampanje medicinskog tantala
Medicinski metalni implantati od tantala pripremljeni 3D štampanjem moraju kontinuirano optimizirati mehanička svojstva i biološka svojstva kako bi zadovoljili potrebe praktične primjene i izbjegli potencijalne rizike. U ovoj fazi, 3D štampanje tantala treba dodatno poboljšati u sljedeća dva aspekta:
(1) Implantati treba da zadovolje individualne potrebe različitih pacijenata i da se dobro slažu s različitim oštećenim dijelovima i deformiranim kostima. Stoga bi tehnologija obrade proizvoda trebala imati visok stupanj slobode kako bi se smanjila ograničenja u pogledu oblika i dizajna proizvoda. Implantat treba da pruži osnovnu mehaničku potporu nakon implantacije u ljudsko telo, tako da materijal treba da ima dobru čvrstoću i žilavost. Mehanička svojstva medicinskih metalnih implantata tantala pripremljenih 3D printanjem povezana su s kvalitetom prerađenog praha, parametrima obrade i toplinskom obradom. Odgovarajuća mehanička svojstva mogu se postići podešavanjem odgovarajućih parametara procesa. Međutim, procesni parametri su povezani sa stvarnim performansama oblikovanja i performansama materijala. Funkcionalni odnos je još uvijek nejasan i potrebno ga je dodatno istražiti.
(2) Implantat treba da služi u ljudskom tijelu dugo vremena, a utjecaj na ćelije ljudskog tkiva treba biti što manji kako bi se izbjegla infekcija. U ovoj fazi, većina studija reguliše strukturu za poboljšanje bioloških performansi implantata od tantala. Međutim, strukturni dizajn 3D štampanog metala tantala još uvijek zahtijeva daljnja istraživanja.
(3) Ljudske kosti se prema njihovoj strukturi mogu podijeliti na kortikalne i spužvaste kosti. Kortikalna kost je relativno gusta i tvrda i nalazi se u vanjskom sloju kosti; spužvasta kost ima trodimenzionalnu trabekularnu strukturu nalik mrežici i nalazi se u jezgri kosti. Modul elastičnosti čistog tantala općenito prelazi 100 GPa, što je mnogo veće od modula elastičnosti spužvaste kosti (0,01~1,57 GPa) i kortikalne kosti (5~23 GPa). Modul elastičnosti implantata i ljudske kosti se ne poklapaju, a različita naprezanja će nastati kada su podvrgnuti stresu, što rezultira relativnim pomakom između kostiju. Dugotrajna implantacija će uzrokovati efekat "zaštite od stresa". Implantat podnosi najveći dio opterećenja i može se deformirati, što utječe na njegov vijek trajanja i performanse. Dugotrajni nedostatak stimulacije pritiska na ljudske kosti će dovesti do smanjene aktivnosti osteoblasta i uzrokovati atrofiju ljudskih kostiju. Metalni implantat je dizajniran u poroznu strukturu. Prilagođavanjem oblika i poroznosti porozne strukture, modul elastičnosti se može promijeniti, te se može osigurati više lokacija za rast i prianjanje koštanih stanica, što pogoduje bliskom kontaktu između implantata i spužvaste kosti. kombinovati.
3D štampanje medicinskog tantalskog implantata
Uz kontinuirano unapređenje medicinskih standarda i implementaciju "Made in China 2025", novi procesi pripreme predstavljeni aditivnom proizvodnjom promovirali su snažan razvoj tržišta ortopedskih implantata u mojoj zemlji. Od 2015. godine moja zemlja je postala drugi najveći potrošač koštanih implantata u svijetu. Trenutno se proizvodi koštanih implantata mogu podijeliti u kategorije kičme, zglobova i trauma na osnovu scenarija upotrebe. Među njima, acetabularne čašice (zglobni implantati) i kavezi za intervertebralnu fuziju (spinalni implantati) najbrže rastu u komercijalizaciji. Materijali za proizvodnju koštanih implantata uključuju metale, keramiku, polimere i ugljične materijale. Tantal, kao član metalnih koštanih implantata, ima veliki razvojni potencijal.
a. Proizvodi za kičmu
Klinička istraživanja o 3D štampanim uređajima za spinalne implantate od potpunog tantala sprovedena su u Kini. U julu 2021. godine, bolnica Xijing Medicinskog univerziteta Vazduhoplovstva implantirala je 3D odštampani tantalski konus u pacijentovo mjesto defektnog konusa kako bi se promoviralo brzo zacjeljivanje neispravnog mjesta. Budući da je pacijent imao tumor u kralježnici koji je nastavio komprimirati kralježnicu, bila je potrebna trosegmentna stražnja en bloc resekcija tumora kralježnice, a bio je potreban implantat koji bi podupirao defektno područje. U poređenju sa uobičajenim titanijumskim implantatima, tantalni češeri imaju bolju sposobnost da promovišu urastanje kostiju, a njihov modul elastičnosti je konzistentniji sa ljudskom kosti. Stoga je bolnica konačno odabrala umjetne pršljenove od tantala kao implantat. Uspjeh ovog kliničkog kućišta implantata potvrđuje performanse i praktičnu izvodljivost 3D štampanih implantata od potpuno tantala.
b. Proizvodi za zglobove
Ranije su provedena klinička istraživanja na implantatima za zglobove od tantala. U 2017. godini, Vojno-medicinski univerzitet je pripremio tantalski jastučić za zglob koljena putem 3D štampanja i izvršio zamjensku operaciju na pacijentu starom 84- godine. Prije 3D štampe, model implantata je prvo napravljen na osnovu rezultata CT skeniranja pacijenta, a ugradnja proteze je simulirana na kompjuteru. Nakon ponovljenih simulacija i modifikacija, izvršena je personalizirana štampa. Personalizovani prilagođeni proizvod ima hrapavu površinu i trabekularnu strukturu, što doprinosi dugotrajnoj stabilnosti implantata i ljudske kosti i daje dobre postoperativne rezultate.
c. Trauma proizvodi
U aprilu 2019. godine, 3D štampani tantalski stent trabekularne strukture koji je razvila bolnica Xiangya uspješno je implantiran pacijentu sa femoralnom nekrozom. Ovo je bila prva operacija implantacije stenta od metala tantala na svijetu. Kontaktna točka između vrha stenta od tantala i ljudske kosti je u obliku luka, što je slično zakrivljenosti ljudske kosti. Kada je stent pod stresom, postoji mnogo dodirnih tačaka s ljudskom kosti, a pritisak je relativno ujednačen, što može spriječiti oštećenje implantata.
Zaključak
Razvoj tehnologije 3D štampe omogućio je širi prostor za primjenu tantala u medicinskom polju. Tržište primjene tantala je trenutno u fazi brzog razvoja. S jedne strane, kontinuiranim napretkom medicinske tehnologije i starenjem stanovništva, potražnja za ortopedskim implantatima nastavit će rasti; s druge strane, kontinuiranim razvojem tehnologije 3D štampe, vrste i svojstva materijala za štampu će se takođe povećavati. Povećaj.
Sve u svemu, tržište 3D štampanog tantala ima široke izglede, ali također zahtijeva stalne tehnološke inovacije i medicinski nadzor kako bi se promovirao njegov zdrav razvoj.
Baoji Yusheng Metal Technology Co., Ltd. jeodličan dobavljač rijetkih metala. Materijali uključuju tantal, niobijum, vanadijum, cirkonijum, hafnijum i volfram. U ponudi imamo različite profile kao što su: šipke, ploče, žice, prstenovi, limovi i cijevi, folije itd.Ako imate bilo kakvih pitanja o proizvodu, možete nas kontaktirati u bilo koje vrijeme.
Prodaja
Baoji Yusheng Metal Technology Co., Ltd.
www.tantalumysjs.com
