AGC INC. представляє новий біосумісний матеріал для 3D-друку реальних анатомічних моделей

Компанія AGC Inc., виробник скла, електроніки, хімікатів та кераміки, розробила біосумісний нецитотоксичний уретан-акрилатний олігомер, який можна надрукувати на 3D-принтері в ультрареалістичних моделях органів пацієнта.

Завдяки новому олігомеру компанії AGC Inc. вдалося розробити матеріал із низьким модулем пружності без використання пластифікаторів. В результаті «U-FINE LD-301» можна використовувати як основу для нецитотоксичних смол для стереолітографії (SLA) або цифрової обробки світла (DLP) для 3D-друку, які менш схильні до нестабільності розмірів або проблем з розтіканням.

На практиці фірма очікує, що її новий еластичний матеріал буде прийнятий медичною спільнотою як засіб 3D-друку неймовірно реалістичних анатомічних моделей для конкретних пацієнтів із широким спектром програм для клінічного навчання.

"Ми розробили цей матеріал спеціально для моделювання органів", - пояснює Ніхіл Мішра, інженер з розробки продуктів в AGC Inc. «Отже, які з його властивостей підходять для цієї програми? Він біосумісний, схвалений ISO-10993:5. Він також має низький модуль пружності, температуру склування та швидкість усадки».

Хоча адитивне виробництво клінічних моделей для конкретних пацієнтів аж ніяк не є чимось незвичайним у медичній професії, й існує безліч варіантів його використання. Цей процес, як і раніше, має свої проблеми. Для поліпшення їхньої м'якості, багато смол містять пластифікатори, що впливають як на їх біосумісність, так і на стабільність розмірів.

Щоб уникнути цих проблем, компанія AGC Inc. розробила новий склад матеріалу, в якому їй вдалося обійтися без пластифікаторів, зосередивши увагу на кількох інтегральних властивостях: модуль пружності, температура склування (Tg), швидкість усадки та в'язкість.

Компанія вирішила зосередитися на розробці матеріалу з жорсткістю, що налаштовується, через різний модуль пружності кожного органу. М'які органи, такі як нирки, серце та кишківник, наприклад, мають модуль пружності близько 10 ~ 40 кПа. Тому для 3D-друку точної моделі важливо мати смолу, яка дозволяє створювати хороші міжшарові з'єднання та забезпечує високу стабільність розмірів.

AGC Inc. також виявила, що мінімізація усадки та в'язкості смоли життєво важлива для забезпечення точності друку при одночасному зниженні будь-якого ризику крихкості. В результаті LD-301 призначений для отримання смол із низькою в'язкістю, жорсткістю та модулем пружності.

Згідно AGC Inc, новизна LD-301 полягає в його високій молекулярній масі, а також у його монофункціональності, низькому ступені зшивання та біосумісності, що робить його ідеальним для створення біосумісних смол DLP та SLA. Фактично, під час тестування цитотоксичності ISO затверджена версія матеріалу компанії досягла життєздатності клітин вище 70%, і було виявлено, що він не суттєво впливає на утворення колоній клітин.

Що стосується подовження при розриві, LD-301 затверджений також продемонстрував високе подовження 380%. Більш того, олігомери, як правило, володіють високою в'язкістю, але через унікальну молекулярну структуру матеріалу, яка включає мономери в якості розріджувачів, він має нижчу в'язкість, що робить його більш відповідною основою для смол для друку. Оскільки матеріал продемонстрував здатність чинити опір багаторазовим стисканням та повертатися до своєї початкової форми, вважається, що LD-301 можна використовувати й для виготовлення устілок, хоча в першу чергу він позиціонується як інструмент для медичного моделювання.