Являются ли какие-либо 3D-печатные материалы биосовместимыми (безопасными для имплантации в организм человека)?

Этот вопрос похож:

Существуют ли биосовместимые материалы, доступные широкой публике?

Но, по-видимому, он предназначен для использования без имплантации. Этот вопрос касается материалов, предназначенных для имплантации.

Безопасны ли для имплантации в организм человека какие-либо типичные материалы с 3D-печатью (экструзионный 3D-принтер), такие как ABS или PLA (или чуть более экзотические материалы, такие как кевлар, стекловолокно или углеродное волокно)? Или, говоря медицинским языком, являются ли они биосовместимыми (биофункциональность не актуальна для этого вопроса)? Если нет, то почему? Если большинство из них безопасны, то, пожалуйста, объясните, какие из них небезопасны.

Весьма актуальным и, возможно, еще более интересным является вопрос: существуют ли какие-либо рецензируемые медицинские работы, в которых исследовалось, какие материалы безопасны для имплантации в организм человека? Статья, которая однозначно ответит на этот вопрос, была бы идеальным ответом на этот вопрос. Другая проблема заключается в том, что сам процесс 3D-печати отрицательно влияет на свойства материала в контексте применения имплантации.

Я сам пытался найти ответ на этот вопрос, но не смог найти ни одной статьи или исследования, которые бы ответили на него. Я легко могу обнаружить, что АБС-пластик "не поддается биологическому разложению", но я полагаю, что проблема неблагоприятных реакций хозяина более важна, например, вызывание воспаления или то, что он является субстратом для роста бактерий, способствующим инфекциям, кажется правдоподобным. Я уверен, что могут быть и другие опасные осложнения, о которых я не знаю.

Я нашел статью, посвященную проблемам коррозии имплантируемых металлов: DOI: 10.1089/end.1997.11.383

Я нашел статью, посвященную силикон-уретану, склонному к разрушению: DOI: 10.1021/ma301965y

Я нашел статью, описывающую свойства и историю сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), который, по-видимому, обычно используется в качестве имплантатов: DOI: 10.1109/EEIC.2005.1566331

Таким образом, 3D-принтер, использующий СВМПЭ, может быть безопасным, за исключением любых неблагоприятных химических или механических проблем в результате самого процесса 3D-печати. Однако мне неясно, могут ли какие-либо 3D-принтеры действительно надежно печатать СВМПЭ. Кроме того, неясно, является ли СВМПЭ разумным выбором, поскольку он, по-видимому, полезен в тех случаях, когда требуется прочность, например, для соединений. Как насчет других применений, где несущие свойства не требуются (например, простой корпус для имплантируемой электроники)?

Я знаю, что титан часто используется для имплантатов, и хотя титановые 3D-принтеры существуют, они выходят за рамки этого вопроса. Допустимым контекстом являются экструзионные 3D-принтеры в диапазоне ниже $10 000 (произвольно выбранные для того, чтобы вопрос не был помечен как "слишком широкий").

, 👍3

Обсуждение

Либо материал одобрен FDA, либо нет. На самом деле никакая другая метрика не имеет значения., @Carl Witthoft

@CarlWitthoft - Это не так просто: например, FDA одобряет массу вещей, которые в Европе считаются небезопасными., @mac

@mac Европа еще более параноидальна, чем FDA? о боже., @Carl Witthoft

@CarlWitthoft - Паранойя не играет никакой роли, но да - в ЕС стандарты безопасности пищевых продуктов обычно считаются лучше. По большей части все сводится к тому, что наука играет здесь большую роль, чем коммерческие интересы. Вы можете прочитать больше о: http://www.precautionaryprinciple.eu/, @mac

Насколько мне известно, их нет, но это не значит, что их не существует. По-настоящему важная часть вопроса, который упущен, заключается в том, с какой целью его можно имплантировать? СВМПЭ-хороший выбор для некоторых применений, но вы не хотели бы, чтобы ваша бедренная кость была сделана из него. Самая большая проблема с чем-либо, предназначенным для имплантации, - это стерилизация его и пустот. Некоторые медицинские имплантаты прошли стерилизацию, но затем сумели вызвать реакцию иммунной системы, несмотря на то, что клетки на устройстве были мертвы. Кроме того, пустоты-довольно серьезная проблема для принтеров FDM., @Diesel


2 ответа


1

Возможно, больше, чем биосовместимость, которая обычно относится к материалу, который не вызывает вредной воспалительной реакции внутри организма, вы должны смотреть на биорезорбируемые материалы, которые являются материалами, которые растворяются внутри организма через определенный период времени без необходимости механического удаления.

Например, одобренный FDA поли (молочная кислота) доступен в форме гранул от Corbion (ранее PURAC biomaterials) и может быть экструдирован в нить 1,75 мм для использования с любым настольным 3D - принтером (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214860416301385). Точно так же исследователи использовали поли (капролактон) для 3D-печати лесов с использованием машины stratasys FDM (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/1097-4636(200105)55:2%3C203::AID-JBM1007%3E3.0.CO;2-7).


,

0

ДА. Я работал с людьми, которые напечатали имплантаты PCL, загруженные антибиотиками, для доставки в место заражения: https://www.google.com/search?q=pcl+медицинское+одобрение

Также посмотрите на ППГУ: https://www.google.com/search?q=ppsu+медицинское+одобрение

И ЗАГЛЯНУТЬ: https://www.google.com/search?q=peek+medical+одобрение

В настоящее время они используются для приборов; я еще не знаю, используются ли они для имплантатов.

,