Zęby z drukarki 3D? Naukowcy z Politechniki Wrocławskiej pracują nad tym!

Zgodnie z pomysłem implanty zębowe miałby być drukowane ze struktur ceramicznych połączonych z metalowym rdzeniem. Poprzez wykorzystanie w procesie produkcji biodegradowalnego magnezu, tkanka kostna będzie mogła w taki implant stopniowo wrastać.

Rusztowanie implantu miałoby powstawać z tlenków glinu metodą przyrostową – czyli tzw. drukiem 3D, co gwarantuje, że będzie dopasowany „na wymiar” do potrzeb konkretnego pacjenta.

Innowacyjność metody ma polegać na tym, że korona zęba ma być wykonana z litej struktury ceramiczne, z kolei korzeń będzie mieć porowatą formę. Dzięki temu można będzie nasycić ją ciekłym metalem – stopem magnezu. Zmniejszy to kruchość struktury, a sam rdzeń będzie początkowo pełnił funkcję „kotwicy”, utrzymując implant w szczęce. Magnez natomiast stopniowo będzie degradować, uwalniając miejsce na wrastanie tkanki kostnej (to tzw. proces osteointegracji). W efekcie implant stanie się bardzo stabilny – wbudowany w ludzką tkankę.

Zobacz całą galerię
4 zdjęcia

Naukowcy z Tajwanu obecnie opracowują dobór materiałów i z nich zamierzają stworzyć rdzeń implantu. W kolejnym etapie trafią one na Politechnikę Wrocławską, do Katedry Inżynierii Elementów Lekkich, Odlewnictwa i Automatyki na Wydziale Mechanicznym, gdzie wrocławscy naukowcy nasycają je metalem – biokompatybilnym stopem magnezu.

– Jesteśmy we wstępnym etapie naszego projektu, dlatego na razie testujemy dwie techniki odlewnicze i później wybierzemy tę najbardziej korzystną – opowiada dr inż. Anna Dmitruk, badaczka zaangażowana w projekt. – Pierwsza to metoda infiltracji ciśnieniowej, dokładnie prasowania ze stanu ciekłego, w której ceramiczną kształtkę umieszczamy w komorze prasy i zalewamy ciekłym metalem, a następnie opuszczając tłok, wprasowujemy ciekły metal w porowatości preformy. Drugą techniką jest, stosowane np. w jubilerstwie, odlewanie precyzyjne. Tutaj najpierw tworzymy gipsową formę dla przygotowanego wcześniej proces odlewaniamodelu z wosku lub tworzywa sztucznego – wyjaśnia.

Równolegle implanty przygotowane w ten sposób będą musiały przejść szereg testów m.in. badania wytrzymałościowe, sprawdzenia jakości połączeń oraz wpływu zmiany temperatury. Próbki implantów będą także poddawane procesowi plazmowego utleniania elektrolitycznego, nazywanego również utlenianiem mikro-łukowym. Dzięki niemu magnez, którym nasycane są struktury ceramiczne, nie utlenia się tak szybko – a proces jego degradacji następuje stopniowo.

– Niewiele jednostek w Polsce zajmuje się tą techniką – opowiada mgr inż. Natalia Raźny, także z projektu CERMET. – Taką próbkę umieszczamy w zbiorniku wypełnionym elektrolitem. Próbka i inny metalowy element układu to odpowiednio anoda i katoda. W układzie wytwarzamy wysokie napięcie elektryczne, które prowadzi do powstawania wyładowań plazmowych na powierzchni próbki. W efekcie powstaje na niej cienka porowata powłoka z tlenku magnezu o grubości mierzonej w mikrometrach. Ta powłoka ma właściwości antykorozyjne i podnosi odporność na ścieranie, a w przypadku implantu najważniejszą dla nas jej właściwością jest to, że spowalnia resorpcję magnezu w organizmie – tłumaczy.

Projekt w ramach inicjatywy CERMET zaplanowany jest na trzy lata. Jego wynikiem będzie przygotowanie prototypu implantu zębowego. Na jego podstawie naukowcy zamierzają prowadzić kolejne prace. Te jednak uzależnione są od tego, czy znajdzie się źródło finansowania.