مقدمه
بیایید انواع و کاربردهای مواد پرینت سه بعدی زیست سازگار را با نگاهی به دو حوزه کاربردی کلیدی که می‌توانند به عنوان مدلی برای کاربردهای بی‌شماری دیگر کار کنند، بررسی کنیم: کار دندانپزشکی و پروتز. بعداً به این خواهیم پرداخت که ایمپلنت‌های دائمی بدن، مانند تعویض زانو و ایمپلنت‌های جمجمه، از چه موادی پرینت می‌شوند.
مواد زیست سازگار دندانپزشکی
صنعت دندانپزشکی به عنوان یک کل به سرعت چاپ سه بعدی را برای لیست طولانی محصولات پذیرفته است. از مدل‌ها گرفته تا پروتزهای موقت تا ایمپلنت‌های دائمی، با استفاده از پلاستیک و فلز، پرینت سه‌بعدی محصولات خاص بیمار مورد نیاز دندانپزشکان را با سرعت و قیمتی که مصرف‌کنندگان به دنبال آن هستند، ارائه می‌کند.
دندانپزشکان معمولاً از پرینت سه بعدی رزین (که استریولیتوگرافی نیز نامیده می شود) برای تولید دندان مصنوعی، محافظ دهان، ابزار جراحی و مجموعه ای از محصولات دیگر استفاده می کنند که برای چند لحظه یا برای همیشه در دهان می روند. طیف گسترده‌ای از رزین‌ها در دسترس است، و وقتی نوبت به سازگاری زیستی می‌رسد، تولیدکنندگان طبقه‌بندی، ارزیابی‌ها و استانداردهای صنعتی خاصی را به رخ می‌کشند که می‌تواند یک کد مخفی به نظر برسد.
کلاس های زیست سازگار از مواد پرینت سه بعدی
زیست سازگاری در ایالات متحده، طبق FDA (و در اتحادیه اروپا بر اساس MDCG)، به عنوان کلاس I، کلاس II یا کلاس III طبقه بندی می شود. در سایر نقاط جهان، سیستم های مشابهی وجود دارد اما طبقه بندی های مشابهی ندارند. به عنوان مثال، یک محصول کلاس II در ایالات متحده می تواند کلاس III در چین باشد زیرا استانداردهای بین المللی وجود ندارد. در این مقاله، ما بر روی استانداردهای ایالات متحده و اتحادیه اروپا تمرکز خواهیم کرد.
- کلاس I یک وسیله پزشکی با خطر کم تا متوسط است که نیاز به کنترل های عمومی دارد. تقریباً نیمی از دستگاه‌های پزشکی کلاس I در نظر گرفته می‌شوند و 95 درصد از هرگونه نظارت نظارتی مستثنی هستند. نمونه‌های کلی دستگاه‌های پزشکی کلاس I، که فقط پوست سالم را لمس می‌کنند، شامل باندهای الاستیک و ابزارهای جراحی دستی است. وقتی صحبت از پرینت سه بعدی دندان به میان می آید، مواد کلاس I معمولاً برای دستگاه های آزمایشی برای ساخت قالب های دندانی استفاده می شود.
- تجهیزات پزشکی کلاس II دارای خطر متوسط تا زیاد هستند که نیاز به کنترل های ویژه دارند. این مواد ممکن است به محض اینکه سازنده آنها را در FDA ثبت و فهرست کرده و با الزامات مربوطه مطابقت داشته باشد در ایالات متحده فروخته شود. انواع دستگاه های کلاس II عبارتند از منگنه های پوستی متحرک و در دندانپزشکی، ترمیم های دائمی، اینلی، آنلی و دندان های مصنوعی. اینها محصولاتی هستند که برای استفاده در تماس با خون، مایعات بدن، اندام ها، بافت ها و سلول ها طراحی شده اند.
این دو کلاس بر اساس زمان قرار گرفتن در معرض از محدود به طولانی‌مدت تا دائمی به زیرمجموعه‌های (a، b و c) تقسیم می‌شوند. به عنوان مثال، کلاس IIa یک دستگاه کلاس II را برای استفاده محدود، به ویژه کمتر از 24 ساعت نشان می دهد. زیر رده “b” نشان دهنده استفاده طولانی مدت (24 ساعت تا 30 روز) و زیر شاخه “c” نشان دهنده استفاده دائمی (بیش از 30 روز) است.
زیست سازگاری تنها یک معیار نیست، بلکه چندین معیار تحت سازمان استاندارد بین المللی (ISO) است. استاندارد 10993، به طور خاص، و زیر مجموعه های آن انواع زیست سازگاری را نشان می دهد. به عنوان مثال، استاندارد ISO 10993-5 ارزیابی در مورد خطرات سمی بودن مواد برای سلول های زنده (یا سیتوتوکسیک) است در حالی که 10993-10 به یک ماده به عنوان محرک یا حساس کننده مربوط می شود. همچنین ارزیابی هایی وجود دارد که آیا یک ماده قادر به ایجاد جهش ژنتیکی، ایجاد بثورات پوستی یا ایجاد سمیت گسترده است یا خیر. مواد پرینت سه بعدی شما ممکن است برخی یا همه استانداردها را برآورده کند.
کلاس ها بر اساس خطر دستگاه است، در حالی که ISO 10993 بر اساس مدت زمان تماس و نوع تماس با بافت ها و مایعات بدن است، که در انتخاب مواد دستگاه بیشترین اهمیت را دارد.
ISO استانداردهای دیگری نیز برای جستجو دارد. ISO 22112 مربوط به خواص مواد دندان های مصنوعی برای پروتزهای دندانی ساخته شده (از جمله چاپ سه بعدی) با پلیمرها یا سرامیک ها است. برای روکش‌های مبتنی بر پلیمر و مواد روکش، ISO 10477 و برای پلیمرهای پایه دندان مصنوعی ISO 20795 وجود دارد. توجه داشته باشید که این استانداردها منحصر به پرینت سه بعدی نیستند و در مورد مواد مورد استفاده در قالب‌گیری و ماشینکاری محصولات دندانپزشکی نیز اعمال می‌شوند.
رزین های زیست سازگار
لیست مارک های موجود رزین های پرینت سه بعدی زیست سازگار طولانی و در حال رشد است. اینها برای کاربردهای دندانپزشکی به بازار عرضه می شوند، اما می توانند برای سایر محصولات نیز استفاده شوند، که ممکن است استانداردهای ISO خود را برای رعایت خواص مکانیکی داشته باشند یا نداشته باشند.
مواد زیست سازگار برای ارتز و پروتز
مشابه بازار پر رونق محصولات دندانپزشکی پرینت سه بعدی، ارتزها و بریس ها باید از موادی که برای تماس کوتاه مدت تا بلندمدت پوست تایید شده اند، چاپ سه بعدی شوند.
چه یک محافظ مچ به شکل آسیب منحصر به فرد بیمار باشد یا یک آتل مچ پا پس از عمل که بر اساس نیازهای خاص فرد استفاده کننده طراحی شده است، تولید ارتزهای مناسب کار بزرگی است.
ارتزها معمولاً با استفاده از فیلامنت روی پرینترهای سه بعدی FDM به دلیل اندازه محصول به صورت سه بعدی چاپ می شوند، اما چاپگرهای رزینی و چاپگرهای SLS که از پودرهای پلیمری استفاده می کنند نیز گزینه هایی هستند.
فیلامنت های زیست سازگار
فیلامنت های پرینت سه بعدی همگی با نوعی پلیمر ساخته می شوند (حتی فیلامنت های سرامیکی و فلزی مقداری پلیمر دارند). بسیاری از پلیمرها مانند PLA، PEEK و نایلون طبیعتاً زیست سازگار هستند، اما این بدان معنا نیست که تمام فیلامنت های چاپ سه بعدی PLA، PEEK و نایلون زیست سازگار هستند. اغلب مواد افزودنی در فیلامنت های پلیمری وجود دارد تا عملکرد بهتری در پرینت سه‌بعدی یا رنگ‌ها داشته باشند، بنابراین برای ساخت محصولات زیست سازگار، باید با فیلامنت های زیست سازگار تایید شده شروع کنید.
یکی دیگر از ملاحظات در انتخاب پلیمر شما این است که چگونه در برابر استریلیزاسیون و ضدعفونی کننده های شیمیایی مختلف مقاومت می کند. برخی از مواد شیمیایی پاک کننده مورد استفاده روی پلیمرها می توانند شروع به تجزیه مواد کنند. اکثر سازندگان رشته های زیست سازگار در مشخصات فنی جزئیاتی را بیان می کنند که آیا قطعات چاپ سه بعدی با مواد آنها می توانند در برابر قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی خاص و روش های استریلیزاسیون مقاومت کنند.
مواد زیست سازگار برای ایمپلنت های دائمی
تیتانیوم ماده انتخابی برای ایمپلنت های ارتوپدی دائمی است و به دنبال آن آلیاژهای کبالت کروم و فولاد ضد زنگ به دلیل استحکام مکانیکی عالی، عدم سمیت سلولی و مقاومت در برابر خوردگی خوب است. ایمپلنت های ارتوپدی بیشتر فلزی هستند اما گاهی اوقات سرامیکی هستند (و گاهی اوقات پلیمری به نام PEEK که در بالا ذکر شد).
تولیدکنندگان ایمپلنت های پزشکی معمولاً از فناوری چاپ سه بعدی همجوشی بستر پودر لیزری، یا ذوب لیزری انتخابی یا ذوب پرتو الکترونی و گاهی اوقات رسوب انرژی هدایت شده استفاده می کنند.
مواد سرامیکی برای جایگزینی استخوان
تحقیق و توسعه در مورد استفاده از سرامیک های پیشرفته برای دستگاه های پزشکی و ایمپلنت هایی با زیست سازگاری، جذب زیستی و رسانایی استخوان، به ویژه برای جایگزینی استخوان در پزشکی احیا کننده، امیدوار کننده است. با توجه به خواص آن، ساخت ایمپلنت های قابل جذب مخصوص بیمار با ساختار منافذ و هندسه مشخص با استفاده از این ماده امکان پذیر است. در مرحله بهبودی، این ایمپلنت ها توسط بدن جذب می شوند و با بافت استخوانی بومی جایگزین می شوند، به این معنی که جراحی دوم برای برداشتن ایمپلنت ضروری نیست.
نتیجه
همانطور که چاپ سه بعدی در مراقبت های بهداشتی فرصت های جدیدی را برای دستگاه های پزشکی خاص بیمار به ارمغان می آورد، انتظار می رود مواد پرینت سه بعدی زیست سازگار بیشتری به بازار عرضه شود.
منابع و لینک های مفید
برای تجربه ی بهترین سفارش پرینت سه بعدی، با قیمتی مناسب، همین الان با ما تماس بگیرید.
آدرس: تهران، میدان آزادی، خیابان محمدخانی، پلاک 161، واحد 3