Een UBC Okanagan-onderzoeker heeft een nieuw kunstbotontwerp ontdekt dat kan worden aangepast en gemaakt met een 3D-printer voor sterkere, veiligere en effectievere botvervangingen.

Hossein Montazerian, onderzoeksassistent bij UBC Okanagan's School of Engineering, heeft een manier gevonden om kunstmatige bottransplantaten te modelleren en te maken die op maat kunnen worden bedrukt. Montazerian zegt dat menselijke botten ongelooflijk veerkrachtig zijn, maar als het mis gaat, het vervangen ervan kan een pijnlijk proces zijn, waarvoor meerdere operaties nodig zijn.

"Bij het ontwerpen van kunstmatige botsteigers is het een fijne balans tussen iets dat poreus genoeg is om te mengen met natuurlijk bot en bindweefsel, maar tegelijkertijd sterk genoeg voor patiënten om een ​​normaal leven te leiden, ", zegt Montazerian. "We hebben een ontwerp gevonden dat in die balans past en op maat gemaakt kan worden met een 3D-printer."

Traditionele bottransplantatie wordt in de geneeskunde gebruikt om alles te behandelen, van traumatische fracturen tot defecten, en vereist het verplaatsen van bot van het ene deel van het lichaam naar het andere. Maar Montazerian zegt dat zijn kunstmatige bottransplantaten op maat kunnen worden afgedrukt om mogelijk bij elke patiënt te passen en dat het niet nodig is om bestaande botfragmenten te transplanteren.

In zijn onderzoek, Montazerian analyseerde 240 verschillende ontwerpen voor bottransplantaten en concentreerde zich alleen op degenen die zowel poreus als sterk waren. Hij printte degene die het beste presteerden met een 3D-printer en voerde vervolgens fysieke tests uit om te bepalen hoe effectief ze in de echte wereld zouden zijn onder belasting.

"Een paar van de structuren sprongen er echt uit, " Montazerian voegt toe. "De beste ontwerpen waren tot 10 keer sterker dan de andere en omdat ze eigenschappen hebben die veel meer lijken op natuurlijk bot, ze zullen op de lange termijn minder snel problemen veroorzaken."

Montazerian en zijn medewerkers werken al aan de volgende generatie ontwerpen die een mix van twee of meer structuren zullen gebruiken.

"We hopen bottransplantaten te produceren die ultraporeus zullen zijn, waar het bot en het bindweefsel elkaar ontmoeten en extra sterk zijn op de punten met de meeste stress. Het uiteindelijke doel is om een ​​vervanging te produceren die bijna perfect echt bot nabootst."

Terwijl zijn bottransplantaatontwerpen goed op weg zijn, Montazerian zegt dat de technologie nog enige vooruitgang behoeft voordat deze klinisch kan worden gebruikt. Bijvoorbeeld, hij zegt dat andere onderzoekers in het veld biomaterialen beginnen te verfijnen die niet door het lichaam worden afgewezen en die kunnen worden geprint met de zeer fijne 3D-details die zijn ontwerpen nodig hebben.

"Deze oplossing heeft een enorm potentieel en de volgende stap zal zijn om te testen hoe onze ontwerpen zich gedragen in echte biologische systemen, " zegt hij. "Ik hoop dat dit soort technologie in de nabije toekomst klinisch wordt geïmplementeerd voor echte patiënten."

Het onderzoek van Montazerian is onlangs gepubliceerd in Science Direct's Materialen &Ontwerp .