Projekt ProfiBone: 3D tisk a aplikace bioaktivního kostního cementu

The ProfiBone project: 3D printing and application of bioactive bone cement

abstract

Czech

Projekt profiBONE si klade za cíl vyvinout plně resorbovatelný kompozitní inkoust ve formě pasty na bázi termocitlivého polymeru a fosforečnanu vápenatého. Inkoust by byl metodou přímého tisku (extruzí) vytlačován při laboratorní teplotě vrstvu po vrstvě pohyblivou tryskou do formy personalizované 3D náhrady kostní tkáně. Takto na míru pacientovi připravené kostní náhrady představují slibné řešení pro úspěšnou léčbu velkých, nepravidelných či špatně dostupných kostních defektů nejen v oblasti ortopedie, ale i například v obličejové a lebeční rekonstrukci. I přes řadu počátečních komplikací se podařilo optimalizovat nejen přípravu kompozitního inkoustu pro nativní 3D tisk kostních náhrad, ale byl zaveden proces 3D tisku velmi malých kostních implantátů (2-3 mm) s přesně definovanou vnitřní mikrometrovou strukturou. Biologické testy naznačují vyhovující osseointegrační vlastnosti vytisknutých vzorečků. Díky nativnímu prostředí tisku bude zajímavou možností obohacování kompozitního inkoustu o bioaktivní molekuly podporující biokompatibilitu 3D tištěných vzorečků, případně zajišťující prevenci kostních zánětů.

The profiBONE project aims to develop a fully resorbable composite ink in the form of a paste based on a thermosensitive polymer and calcium phosphate. The ink would be extruded by direct printing (extrusion) at laboratory temperature layer by layer with a moving nozzle into the form of a personalized 3D replacement of bone tissue. Bone replacements tailored to the patient in this way represent a promising solution for the successful treatment of large, irregular or hard-to-reach bone defects not only in the field of orthopedics, but also, for example, in facial and cranial reconstruction. Despite a number of initial complications, it was possible to optimize not only the preparation of composite ink for native 3D printing of bone substitutes, but the process of 3D printing of very small bone implants (2-3 mm) with a precisely defined internal micrometer structure was introduced. Biological tests indicate satisfactory osseointegration properties of the printed samples. Thanks to the native printing environment, it will be an interesting possibility to enrich the composite ink with bioactive molecules supporting the biocompatibility of 3D printed samples, possibly ensuring the prevention of bone inflammation.

nízkoteplotní tisk, resorbovatelný kostní cement, 3D tisk, bioaktivní látky

low-temperature printing, resorbable bone cement, 3D printing, bioactive substances

VOJTOVÁ, L.; HLINÁKOVÁ, K.; LYSÁKOVÁ, K.; ŽÍDEK, J.; MENČÍK, P.; RASZKOVÁ, A.; PŘIKRYL, R.; SEDLÁČEK, R.; VLTAVSKÝ, M.; SUCHÝ, T.; KLEIN, P.; KINDERMANN, M.; VIŠTEJNOVÁ, L.

8. 12. 2022

České vysoké učení technické v Praze

978-80-01-07052-9

Laboratorní a klinické aspekty regenerativní medicíny

22

22

79

http://symma.cz/regmed/down/regmed_2022_prg.pdf