Plasmová úprava během 3D tisku zlepšuje přijetí implantátů

Funkcionalizace povrchu pomocí plasma zdroje integrované do aditivní výroby. © Fraunhofer IST, Falko Oldenburg / Surface functionalization via a plasma source integrated into additive manufacturing. © Fraunhofer IST, Falko Oldenburg

Plasmabehandlung eines 3D-gedruckten Bauteils. © Fraunhofer IST, Paul Kurze / Plasma treatment of a 3D printed component. © Fraunhofer IST, Paul Kurze

Umělé kyčelní klouby, na míru šité srdeční chlopně nebo přesně padnoucí krevní cévy – implantáty, především na základě takzvaných scaffoldů, tj. 3D-tištěných konstrukčních struktur, hrají v regenerativní a personalizované medicíně stále důležitější roli. Důležité je, aby scaffolds byly dobře přijímány tělesnými buňkami a nedocházelo k odmítacím reakcím. Předúprava pomocí plasmy může tyto podmínky vytvořit. V centru excelence pro medicínskou a farmaceutickou technologii se vědcům z Fraunhoferova institutu pro vrstvení a povrchové technologie IST podařilo integrovat plasmatický zdroj do 3D tiskárny tak, aby bylo možné povrch modifikovat. Cílem je, aby byly scaffolds již během tiskového procesu ošetřeny plazmou, čímž se mají vytvořit požadované vlastnosti.

Ošetření plazmou může změnit povrch tištěných implantátů nebo jednotlivých filamentů. Vznikají kyslíkaté skupiny, které zlepšují schopnost scafolda se smočit a tím usnadňují rozložení buněk uvnitř i na povrchu scaffoldu. Pokud je do plasmy přidán takzvaný vrstvičový tvorce, lze na konstrukcích scaffoldů dále vytvářet funkční skupiny, které mohou navázat chemické vazby nebo elektrostatické interakce s celými buňkami či biomolekulami. Tím lze například zlepšit adhezi buněk nebo na povrchy vázat proteiny, například protilátky. Popisovaná technologie není zajímavá jen pro implantologii, ale také při výrobě 3D-tištěných léků, například pokud je třeba upravit přilnavost mezi různými materiály.

V současnosti se pro plasmatické ošetření používá bodový zdroj, kterým lze na relativně malé ploše vysokým rozlišením modifikovat tištěné struktury. To je zvláštní tím, že zdroj je sám dostatečně malý na to, aby mohl být integrován do běžné 3D tiskárny s nízkou výškou stavby. Díky tomu lze ošetření přímo spojit s tiskovým procesem a provést jej bez dalších úprav po vytisknutí vrstvy. Dlouhodobým cílem je použití prstencového zdroje, který bude namontován kolem tiskové hlavy a umožní tak modifikaci povrchu přímo během tiskového procesu.

Informace o Fraunhoferově centru excelence pro medicínskou a farmaceutickou technologii

Cílem centra excelence pro medicínskou a farmaceutickou technologii je rychle uvádět inovace do praxe jako inovační průvodce – vždy se zvláštním důrazem na bezpečnost uživatelů. K tomu Fraunhoferovy ústavy ITEM a IST spolu s institucí IMTE sdílejí své odborné znalosti a ve spolupráci s univerzitami a organizacemi vyvíjejí inovativní medicínskou techniku. Jako síť interdisciplinárních expertů centrum nabízí vzdělávací koncepty a přeshraniční know-how a vytváří ideální podmínky pro urychlení vědeckého vývoje z oblasti medicínské a farmaceutické technologie k použití pro pacienty. Nabídka zahrnuje poradenské a vývojové služby v oblasti neuro- a inhalanční technologie, farmaceutických procesů v oblasti zobrazování, aditivního výroby, formulace léků a aerosolové techniky.