Obróbka plazmowa podczas druku 3D poprawia akceptację implantów

Funkcjonalizacja powierzchniowa za pomocą źródła plazmy zintegrowanego z technologią druku addytywnego. © Fraunhofer IST, Falko Oldenburg / Funkcjonalizacja powierzchniowa za pomocą źródła plazmy zintegrowanego z technologią druku addytywnego. © Fraunhofer IST, Falko Oldenburg

Plasmabehandlung eines 3D-gedruckten Bauteils. © Fraunhofer IST, Paul Kurze / Plasmabehandlung eines 3D-gedruckten Bauteils. © Fraunhofer IST, Paul Kurze

Sztuczne stawy biodrowe, dopasowane zastawki serca czy precyzyjne naczynia krwionośne – implanty, głównie oparte na tak zwanych scaffoldach, czyli strukturach ramowych drukowanych w 3D, odgrywają coraz ważniejszą rolę w medycynie regeneracyjnej i spersonalizowanej. Ważne jest, aby scaffolds były dobrze akceptowane przez komórki ciała i nie wywoływały reakcji odrzutu. Wstępne traktowanie plazmą może stworzyć odpowiednie warunki do tego. W Centrum Doskonałości Technologii Medycznej i Farmaceutycznej udało się naukowcom z Instytutu Fraunhofera ds. Technologii Warstw i Powłok IST zintegrować źródło plazmy z drukarką 3D, tak aby można było modyfikować powierzchnię. Celem jest traktowanie scaffoldów plazmą już podczas procesu druku, aby uzyskać pożądane właściwości.

Dzięki obróbce plazmowej można zmienić powierzchnię drukowanych implantów lub poszczególnych filamentów. Powstają grupy zawierające tlen, które poprawiają zwilżalność scaffoldów, co ułatwia również rozkładanie się komórek w i na scaffoldzie. Jeśli do plazmy dodany zostanie tak zwany budowniczy warstw, można na strukturach ramowych generować dodatkowe grupy funkcjonalne, które mogą tworzyć wiązania chemiczne lub oddziaływania elektrostatyczne z całymi komórkami lub biomolekułami. W ten sposób można na przykład poprawić adhezję komórek lub na powierzchnie wiązać białka, na przykład przeciwciała. Opisana technologia jest nie tylko interesująca dla implantologii, ale także przy produkcji drukowanych w 3D leków, gdy na przykład konieczne jest ustawienie przyczepności między różnymi materiałami.

Obecnie do obróbki plazmowej używa się źródła punktowego, które umożliwia wysokorozdzielcze modyfikacje drukowanych struktur na stosunkowo małej powierzchni. Co jest w tym szczególnego, źródło jest na tyle małe, że można je zintegrować z powszechnie używaną drukarką 3D o niskiej wysokości konstrukcyjnej. Dzięki temu obróbka może być bezpośrednio powiązana z procesem druku i przeprowadzana bez konieczności dalszych modyfikacji po wydruku warstwy. Długoterminowym celem jest zastosowanie źródła pierścieniowego, które będzie zamontowane wokół głowicy drukującej, umożliwiając modyfikację powierzchni bezpośrednio podczas procesu druku.

Informacje tła na temat Centrum Doskonałości Technologii Medycznej i Farmaceutycznej Fraunhofera

Celem Centrum Doskonałości Technologii Medycznej i Farmaceutycznej jest szybkie przekładanie pomysłów na praktykę jako innowacyjny przewodnik – zawsze z naciskiem na bezpieczeństwo użytkowników. W tym celu instytuty Fraunhofera ITEM i IST oraz jednostka IMTE łączą swoją wiedzę i rozwijają we współpracy z uniwersytetami i organizacjami nowoczesną technikę medyczną. Jako sieć interdyscyplinarnych ekspertów, centrum to przekazuje koncepcje szkoleniowe i wiedzę międzydziedzinową, tworząc idealne warunki do przyspieszenia rozwoju naukowego od medycyny i technologii farmaceutycznej do zastosowań dla pacjentów. Oferta obejmuje usługi doradcze i rozwojowe w dziedzinie technologii neuro- i inhalacyjnej oraz technologii procesów farmaceutycznych, w obszarach obrazowania, produkcji addytywnej, formulacji leków i techniki aerozolowej.