Тантал для медичного 3D-друку

Colibrium Additive оголосила про партнерство з Croom Medical і Global Advanced Metals (GAM) для виробництва танталового порошку для 3D-друку імплантатів за допомогою машин M2 Colibrium. GAM вже давно є постачальником танталу, високоміцного матеріалу, відомого своєю чудовою біосумісністю та потенційно кращою остеоінтеграцією порівняно з титаном. Трабекулярний тантал має модуль пружності, подібний до модуля пружності кістки, тоді як оксид танталу на поверхні імплантатів забезпечує стійкість до корозії в тілі та підвищує гідрофільність. Матеріал також забезпечує високу рентгеноконтрастність і, як правило, вважається нетоксичним.

Тантал використовувався в черепно-щелепно-лицьових (CMF), стоматологічних і спінальних спондилодезних клітках, а також в стегнових, колінних, плечових і гомілковостопних імплантатах — усі вони добре підходять для 3D-друку.

Ірландська компанія Croom Medical спеціалізується на виробництві ортопедичних імплантатів, виробляючи понад 50 000 спондилодезів щорічно за допомогою 3D-друку. Компанія працює з обладнанням Renishaw (RenAM 500S), 3D Systems (DMP Flex 350 Dual) і Colibrium (MLab & M2) і працює з адитивним виробництвом (AM) спинальних пристроїв уже більше десяти років. Завдяки власним можливостям HIP, CNC, дизайну та тестування матеріалів, Croom Medical може підтримувати клієнтів від концепції до повномасштабного виробництва.

Тантал часто обговорюється, але залишається відносно рідкісним в 3D-друці. Croom і GAM прагнуть змінити це за допомогою M2 від Colibrium. На додаток до розробки наборів параметрів і включення танталу у виробництво, вони зробили подальші кроки. Тепер GAM повертає невикористаний танталовий порошок, який потім переробляється та стає доступним для використання Croom. Цей процес переробки міг би значно знизити значну вартість танталового порошку.

«Внутрішня чистота та властивості танталу чудово підходять для імплантатів наступного покоління, і ми вважаємо, що Croom Medical є компанією, яка має потрібний баланс досвіду, можливостей і давніх відносин із клієнтами, щоб вивести це на ринок. Ми постійно інвестуємо в дослідження та інновації, щоб розширити межі виробництва медичного обладнання. Попри те, що контрактна виробнича фірма рідко може це зробити, наші інвестиції в технології майбутнього підкреслюють нашу відданість інноваціям. Перевага співпраці з GAM полягає в тому, що, об’єднавши наші сильні сторони та ресурси, ми можемо надати рішення, які точно задовольняють конкретні потреби наших клієнтів-виробників комплектного обладнання», – сказав менеджер з досліджень і розробок Croom Medical д-р Шейн Кіавіні.

Зараз Croom тестує танталові імплантати у співпраці з деякими своїми клієнтами, які займаються контрактним виробництвом. Дослідження показують, що тантал може відігравати набагато більшу роль у застосуванні імплантатів. Особливо багатообіцяючими були результати в міжтілових клітинах.

В одному дослідженні зазначається, що «в поперековому відділі хребта було продемонстровано ефективність трабекулярного металу для отримання спондилодезу та покращення результатів пацієнтів після переднього та заднього спондилодезу». Інший підкреслює «низький модуль еластичності танталу, близький до субхондральних і губчастих кісток, що призводить до кращої передачі навантаження та мінімізації явища екранування напруги».

Надрукований на 3D-принтері пористий танталовий фьюжн-кейдж і CVD-фьюжн-кейдж демонструють чудові характеристики з точки зору швидкості зрощення, біомеханічної стабільності, біосумісності, остеогенного ефекту та здатності до інтеграції кістки, досягаючи тривалої та стабільної ефективності зрощення. Крім того, надрукований на 3D-принтері пористий танталовий каркас для злиття пропонує унікальні переваги в створенні складних структурних конструкцій, зниженні витрат і забезпеченні персоналізованого налаштування, що робить їх дуже перспективними для майбутніх клінічних застосувань у спинальній хірургії.

Вага та вартість матеріалу можуть уповільнити його розвиток. Однак переробка допомагає зменшити витрати, як і можливість зменшити масу за допомогою адитивного виробництва. Крім того, надруковані на 3D-принтері танталові деталі можуть забезпечувати кращу міцність, ніж ті, що виготовляються іншими методами.

Остеоінтеграція виглядає сильною, як і біосумісність, і тантал потенційно може бути безпечнішою альтернативою певним сортам титану та кобальт-хрому. Вивчення різних підходів до проєктування та нових типів пористості може ще більше підвищити роль танталу в медицині.