Többé nem lesznek meglazuló implantátumok

A protézisekkel, implantátumokkal az a legnagyobb baj, hogy nem maradnak a helyükön, tehát rögzíteni kell őket. A csavarok, a különféle (például hőre vagy nyomásra kötő) ragasztók alkalmazása elég sok bonyodalommal jár, és olykor hátráltatja a beteg felépülését. Egy új technológia ennek teljesen véget vethet.

Ritka helyzet, ha egy orvosi fejlesztésből nagyipari technológia válhat. Most pedig ez történt. De ennek a protézisekre, implantátumokra szorulók örülhetnek a legjobban. A Cornell Egyetem által vezetett tudományos fejlesztési együttműködésben a kutatók létrehoztak egy olyan 3D nyomtatási technikát, amely sejtszerkezetű fémes anyagokat hoz létre porszemcsék szuperszonikus sebességű összeütköztetésével. Ez a "hideg permet" névre keresztelt technológia mechanikailag robusztus, porózus szerkezeteket eredményez, amelyek 40 százalékkal erősebbek a hagyományos gyártási eljárásokkal készült hasonló anyagoknál. A szerkezetek kis mérete és porozitása miatt különösen jól alkalmazhatók biomedicinális alkatrészek, például ízületek építéséhez.

implantátum
Ha az implantátum anyaga porózus, akkor a csont képes belenőni és rögzíteni azt. Fotó: Getty Images

A csapat tanulmánya az Applied Materials Today anyagtudományi folyóiratban jelent meg. A dolgozat vezető szerzője, Atieh Moridi, az egyetem gépészeti és repüléstechnikai fakultásának kutatója kifejtette, hogy olyan sejtszerkezetek előállítására összpontosítottak, amelyeknek sok felhasználási lehetősége van a hő-menedzsmentben, az energiaelnyelésben és a biomedicinában.

Fémszemcséről fémszemcsére építkeznek

Moridi kutatócsoportja arra specializálódott, hogy nagy teljesítményű fémes anyagokat állítsanak elő a hozzáadásra alapuló gyártási folyamatok (úgynevezett additív gyártás) révén. Ez azt jelenti, hogy nem kimarják a geometriai alakzatot egy nagy anyagtömbből, hanem rétegenként építik fel a terméket, újabb és újabb réteget hordva fel. Olyan ez, mintha a művész nem kifaragná a szobrot, hanem márványporból állítaná össze porszemről porszemre. Ez az alulról felfelé építkező megközelítés nagyobb rugalmasságot ad a gyártóknak.

Az anyaghozzáadással történő gyártásnak is megvannak a maga kihívásai. Közülük az a legfontosabb, hogy a fémes anyagokat olvadáspontjukat meghaladó hőmérsékletig kell hevíteni, ami kedvezőtlenül befolyásolhatja tulajdonságaikat, torzulást és nem kívánt szövetszerkezeti változásokat okozhat. A legegyszerűbben ezt a rosszul edzett, és ezért merevvé, törékennyé váló acél példája mutatja.

E problémák kiküszöbölése érdekében Moridi és munkatársai kifejlesztettek egy módszert, amelyben sűrített gázzal fúvatják ki a szubsztrátumként szolgáló titánötvözet részecskéket. A részecskék átmérője 45-106 mikron (a mikron a méter egymilliomod része), és másodpercenként nagyjából 600 méteres sebességgel haladnak, azaz a hangnál közel kétszer gyorsabban. A jelenleg elterjedt anyaghozzáadásos folyamatokban a porokat egy fúvókán keresztül másodpercenként 10 méteres sebességgel lövik ki. Moridi módszere ennél hatvanszor gyorsabb.

Éppen megfelelő sebességgel

Nem egyszerűen a legnagyobb sebesség elérése a lényeg. A kutatóknak gondosan kalibrálniuk kellett a titánötvözet ideális sebességét. A hideg permetezéses nyomtatás során egy részecske sebessége kritikus tényező az optimális hatás eléréséhez, amely sűrű szilárd anyagot képezhet. Ha túl nagy vagy túl kicsi a sebesség, akkor azt eróziós sebességnek nevezik, mert ilyenkor a részecskék nincsenek olyan állapotban, hogy bármihez kötődjenek. Moridi csapata arra számított, hogy e kritikus sebességtartomány alsó határán elérhetnek egy újszerű anyagszerkezetet. Meghatározták azt az értéket - közvetlenül a titánötvözet részecske kritikus sebessége alatt - amely porózusabb fémszerkezetet eredményezett, azaz ideális biomedicinális alkalmazásokhoz, például a térd vagy a csípő mesterséges ízületeihez, valamint a koponya- és arcimplantátumokhoz.

3D implantátum
A mikroszkópos felvétel igazolja, hogy a porózus szerkezetű titánium 3D implantátumba képes belenőni a csont. Fotó: Cornell University

"Ha ilyen porózus szerkezetű implantátumokat készítünk, és behelyezzük őket a szervezetbe, akkor a csont növekedhet ezekben a pórusokban, és biológiai rögzítés jön létre. Ez segít csökkenteni az implantátum meglazulásának valószínűségét, ami óriási előrelépés. Számos sok fájdalommal járó revíziós műtétre csak azért kerül sor, mert a kilazult implantátumot el kell távolítani" - mondta Moridi. Bár a folyamatot technikailag hideg permetnek nevezik, mégis kíván némi hőkezelést. Miután a részecskék összeütköztek és összekapcsolódtak, a kutatók felmelegítették a fémet, így az alkatrészek diffundálódtak egymásba, majd homogén anyagként szilárdultak meg.

Egy nemzetközi tényfeltáró csapat közel egy éven át tartó kutatás során arra jutott, hogy világszerte súlyos problémák vannak az úgynevezett orvostechnikai eszközök - azon belül is különösen a betegekbe beépített implantátumok és protézisek - gyártásával, szabályozásával és használatával. Bár idehaza nem találtak olyan konkrét eseteket, amikor hibás eszközök okoztak súlyos egészségkárosodást, de a világszerte tapasztalható problémáktól Magyarország sem tudja függetleníteni magát. Részletek!

A kutatók beszámolója szerint csak a titánötvözetekre és az orvosbiológiai alkalmazásokra összpontosítottak, de a módszerük túlléphet ezen a területen. Lényegében minden olyan fémes anyag, amely képes elviselni a plasztikai deformációkat, használható lehet ebben az eljárásban, ami új lehetőségeket nyit meg az építés, a szállítás és az energiaipar területén is.

)
Könnyedén az allergia tüneteivel szemben (X)

Frontérzékeny? Vírus stresszes?

Gyors segítség a szakértőtől!
Személyre szóló, gyógyszer nélküli gyógymódok az Európai Unió és a Magyar Állam támogatásával!
Headache illustration
Fronthatás: Nincs front
Maximum: +34, +39 °C
Minimum: +17, +25 °C

A napsütés mellett gomolyfelhők is megjelennek, ezekből egy-egy helyi zivatar is kialakulhat. Estétől a Dunántúlon nő meg a zivatarhajlam. Megélénkülő délies szél mellett 34, 39 fokos maximumhőmérsékleteket mérhetünk. Pénteken front nem érkezik. A nagy melegben az álmatlanság, a tompaság hátráltathatja mindennapi tevékenységében, egyre gyakoribb és egyre erősebb lehet a fejfájás és a migrén is. Főleg a szívbetegek és a vérnyomás-panaszokkal élőket viseli meg folyamatos meleg, amennyiben ebbe a csoportba tartozik, akkor egész nap kerülje a megterhelő tevékenységeket! A növekvő fülledtség hatására légzési nehézségek is jelentkezhetnek, a zivatarok területén pedig romolhat az asztmások állapota. A légszennyezettség közepes, kissé növekszik. A légnyomás gyengén emelkedik.

Egészséget befolyásoló hatások:

Megterhelő hőség (Napi középhőmérséklet 25 fok felett várható)