Trong lĩnh vực in 3D y tế, chúng ta thường thảo luận về giá trị của các sợi nhựa, nhựa photopolymer và công nghệ silicone có thể hỗ trợ sự thoải mái và phục hồi của bệnh nhân trong quá trình điều trị. Tuy nhiên, một vật liệu không thể bỏ qua trong lĩnh vực này là việc sử dụng vật liệu in 3D kim loại. Việc sử dụng kim loại trong y tế là một phần quan trọng của nhiều thiết bị cấy ghép, phẫu thuật và một số bộ phận giả có thể đi cùng bệnh nhân trong nhiều năm hoặc thậm chí là suốt đời.

Các bộ phận cấy ghép titanium in 3D với công nghệ EBM bởi GE Additive

In 3D Kim Loại Trong Lĩnh Vực Y Tế 

Các ứng dụng phổ biến của kim loại trong cấy ghép và các bộ phận giả y tế 

Kim loại được sử dụng rộng rãi trong y tế, từ các cấy ghép như khớp hông và khớp gối đến các thiết bị phẫu thuật và bộ phận giả. Những thiết bị này phải đáp ứng yêu cầu cao về độ bền, tính tương thích sinh học và khả năng chống ăn mòn. 

Những thách thức với cấy ghép kim loại

Một vấn đề lớn đối với các bộ phận cấy ghép kim loại là khả năng cơ thể có thể từ chối vật liệu ngoại lai, dẫn đến các tác dụng phụ hoặc nhiễm trùng. Những vấn đề này có thể gây ra nhiều phiền toái cho bệnh nhân và có thể đòi hỏi phải thực hiện phẫu thuật lại để loại bỏ hoặc thay thế thiết bị cấy ghép. 

Phát Triển Kim Loại In 3D Kháng Khuẩn 

 

 

Giới thiệu nhóm nghiên cứu tại WSU và dự án của họ 

Để giải quyết những vấn đề này, các nhà nghiên cứu tại Đại học Bang Washington (WSU) đã công bố thử nghiệm thành công một loại kim loại in 3D có tính kháng khuẩn tự nhiên, mở ra khả năng sử dụng vật liệu này cho các thiết bị cấy ghép phẫu thuật trong tương lai. 

Mục tiêu và ý nghĩa của việc phát triển kim loại kháng khuẩn cho cấy ghép 

Mục tiêu của dự án này là phát triển một loại vật liệu không chỉ có khả năng chống nhiễm trùng mà còn tương thích tốt với mô cơ thể, giảm nguy cơ từ chối và cải thiện kết quả sau phẫu thuật. 

Thử Nghiệm Và Kết Quả 

Mô tả quá trình thử nghiệm 

Trong quá trình thử nghiệm, kim loại in 3D đã được kiểm tra khả năng tiêu diệt vi khuẩn gây nhiễm trùng mà không làm suy giảm chức năng của nó như một thiết bị cấy ghép y tế. 

Hiệu quả trong việc tiêu diệt vi khuẩn 

Kim loại in 3D này đã tiêu diệt được 87% vi khuẩn gây nhiễm trùng mà không làm ảnh hưởng đến chức năng của thiết bị cấy ghép. 

Tính tương thích với mô người 

Quan trọng hơn, mô xung quanh thiết bị cấy ghép không từ chối vật liệu mới này, cho thấy tính tương thích sinh học cao. 

Titanium được sản xuất truyền thống và in 3D đã được sử dụng trong các lĩnh vực y tế

Titanium được sản xuất truyền thống và in 3D đã được sử dụng trong các lĩnh vực y tế. (Nguồn ảnh: TrabTech)

Đọc thêm: CẤY GHÉP NHA KHOA IN 3D: CÁ NHÂN HÓA TRẢI NGHIỆM CHO TỪNG BỆNH NHÂN

Lợi Ích Của Cấy Ghép Kim Loại Kháng Khuẩn 

Cải thiện tiềm năng trong kết quả phẫu thuật 

Sự phát triển này có thể cải thiện đáng kể kết quả phẫu thuật bằng cách giảm nguy cơ nhiễm trùng và tăng tỷ lệ thành công của các thiết bị cấy ghép. 

Giảm tỷ lệ nhiễm trùng và sự từ chối cấy ghép 

Với các vật liệu kháng khuẩn tự nhiên, tỷ lệ nhiễm trùng sau phẫu thuật có thể giảm đáng kể, giảm nhu cầu về các loại thuốc kháng sinh bổ sung và các biện pháp can thiệp y tế khác. 

So sánh với cấy ghép titanium tiêu chuẩn 

Kim loại thường được sử dụng nhất trong các ca phẫu thuật thông thường là titanium, không có tính chất kháng khuẩn đáng kể và đã được sử dụng trong ngành y tế gần nửa thế kỷ mà không có sự thay đổi công nghệ lớn nào. Điều này thường dẫn đến nhiễm trùng sau phẫu thuật do sự tích tụ vi khuẩn trên thiết bị cấy ghép. 

Thành Phần Và Tính Chất Của Kim Loại Mới 

Giải thích về hợp kim kim loại (titanium, tantalum, đồng) 

Vật liệu được phát triển bởi nhóm WSU là một hợp kim kim loại của titanium, tantalum và đồng. Hợp kim này được thiết kế để kết hợp các tính chất có lợi của từng kim loại thành phần, mang lại một vật liệu có tính chất kháng khuẩn và tương thích sinh học cao, phù hợp cho các ứng dụng cấy ghép y tế. 

Vai trò của từng kim loại trong tính kháng khuẩn và kết nối mô 

Titanium

Titanium là một kim loại đã được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị cấy ghép y tế do tính chất cơ học tuyệt vời và tính tương thích sinh học cao. Nó có khả năng chống ăn mòn và không gây phản ứng phụ trong cơ thể, giúp giảm nguy cơ từ chối vật liệu cấy ghép. Titanium còn có khả năng tích hợp với xương, giúp tạo ra một liên kết chắc chắn giữa thiết bị cấy ghép và xương của bệnh nhân.

Các bộ phận cấy ghép titanium in 3D với công nghệ EBM bởi GE Additive

Các bộ phận cấy ghép titanium in 3D với công nghệ EBM bởi GE Additive

Tantalum

Tantalum là một kim loại hiếm và đắt tiền, nổi tiếng với khả năng chống ăn mòn vượt trội và tính tương thích sinh học cao. Trong hợp kim này, tantalum đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sự phát triển và kết nối của các tế bào và mô xung quanh thiết bị cấy ghép.

Điều này là do bề mặt của tantalum có khả năng thúc đẩy sự phát triển của các tế bào xương và mô mềm, giúp tạo ra một môi trường ổn định và lành mạnh cho thiết bị cấy ghép. Thêm vào đó, tantalum cũng giúp tăng cường độ bền và độ ổn định của hợp kim. 

Tìm hiểu thêm về kim loại Tantalum:

 

 

Đồng

Đồng là yếu tố chính trong hợp kim này mang lại tính kháng khuẩn tự nhiên. Khi vi khuẩn tiếp xúc với bề mặt kim loại chứa đồng, các ion đồng sẽ phá hủy màng tế bào của vi khuẩn và tiêu diệt chúng.

Quá trình này giúp giảm nguy cơ nhiễm trùng sau phẫu thuật, một trong những nguyên nhân chính gây ra sự từ chối cấy ghép. Đồng cũng có khả năng thúc đẩy sự phát triển của mô liên kết, giúp tăng cường khả năng tích hợp của thiết bị cấy ghép với mô cơ thể. 

Tính Năng Của Hợp Kim Mới Trong Ứng Dụng Cấy Ghép 

Hợp kim titanium, tantalum và đồng phát triển bởi nhóm WSU không chỉ có khả năng kháng khuẩn mà còn sở hữu các tính chất cơ học và sinh học vượt trội, giúp tăng cường sự thành công của các ca phẫu thuật cấy ghép.

Tính kháng khuẩn của đồng giúp giảm nguy cơ nhiễm trùng, trong khi đó, titanium và tantalum giúp đảm bảo sự tích hợp tốt với xương và mô mềm, đồng thời chống lại sự ăn mòn trong môi trường sinh học. Những đặc điểm này kết hợp lại tạo ra một vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng y tế, đặc biệt là trong các thiết bị cấy ghép lâu dài. 

Thông Tin Nghiên Cứu Và Hướng Phát Triển Tương Lai 

Trích dẫn từ các nhà nghiên cứu về tầm quan trọng của phát triển này 

Giáo sư Amit Bandyopadhyay, một trong những nhà nghiên cứu và tác giả của bài báo nghiên cứu, giải thích:

Chúng ta cần tìm kiếm một loại vật liệu mà bản thân nó có khả năng kháng nhiễm – hơn là chỉ cung cấp kiểm soát nhiễm trùng dựa trên thuốc. Tại sao không thay đổi bản thân vật liệu và có khả năng kháng khuẩn từ chính vật liệu đó?

Hiệu quả kháng khuẩn hiện tại và mục tiêu cải thiện 

Giáo sư Susmita Bose, đồng tác giả, chia sẻ:

Lợi thế lớn nhất của loại thiết bị đa chức năng này là nó có thể được sử dụng để kiểm soát nhiễm trùng cũng như cho sự tích hợp mô xương tốt. Bởi vì nhiễm trùng là một vấn đề lớn trong thế giới phẫu thuật hiện nay, nếu bất kỳ thiết bị đa chức năng nào có thể làm cả hai điều này, không có gì sánh bằng.

Kế hoạch thử nghiệm độ bền và khả năng sử dụng lâu dài 

Nghiên cứu về kim loại in 3D kháng khuẩn vẫn đang tiếp tục, vì nhóm nghiên cứu hy vọng tăng cường các tính chất kháng khuẩn của kim loại từ 87% lên 99%. Họ cũng mong muốn thử nghiệm tính khả thi và độ bền của việc sử dụng kim loại in 3D này trong thực tế và lâu dài. 

Đọc thêm: IN 3D KIM LOẠI: CUỘC CÁCH MẠNG TRONG LĨNH VỰC Y TẾ

Nguồn: 3Dnatives


THÔNG TIN LIÊN HỆ: 
☎Số điện thoại: (+84)905300382 
📩Email: sales@vinnotek.com 
💻Website: https://vinnotek.com/ 
⚡LinkedIn: https://tinyurl.com/VINNOTEKlinkedin 
⚡Facebook: https://tinyurl.com/VINNOTEK 

article