Полное руководство по биосовместимой 3D-печати

Биосовместимая 3D-печать использует биосовместимые материалы или биоматериалы, которые являются натуральными или синтетическими материалами, способными функционировать в тесном контакте с живой тканью или даже заменять часть живой системы. Биосовместимые материалы разработаны для взаимодействия с биологически активными системами для оценки, лечения, увеличения или замены любой ткани, органа или функции тела.

Например, биоматериалы используются для суставов, швов, костных пластин и медицинских устройств, таких как зубные протезы, слуховые аппараты, кардиостимуляторы и т.д. Биоматериал, используемый для имплантатов, должен содержать некоторые важные желательные свойства для долгосрочного использования в теле без отторжения.

Регулирование материалов

ISO 10993 (международный стандарт для испытаний устройств) предоставляет руководство по тому, как биосовместимые материалы могут использоваться и тестироваться как часть более широкой стратегии управления рисками и снижения рисков. Например, эти тесты гарантируют, что материалы не токсичны или не вызывают раздражение кожи. Здесь можно найти подробные рекомендации по регламентам ISO 10993.

3D-печать биосовместимых материалов

Большинство технологий 3D-печати могут эффективно использовать биосовместимые пластики, эластомеры и металлы для прототипов и функциональных деталей. По сравнению с другими производственными технологиями, 3D-печать биосовместимых материалов предоставляет лучшие возможности в терминах сложности и кастомизации, что очень важно для медицинской отрасли. Например, слуховой аппарат, обычно доступный на рынке, может не идеально подойти для конкретного уха. В таких случаях сейчас жизнеспособно напечатать их индивидуально по размерам уха.

Варианты биосовместимых материалов для 3D-печати, доступные в Xometry

Полиамид 12 (Nylon PA)

Это высокоуниверсальный легкий, коррозионно-стойкий и химически устойчивый материал. Он также вязкий и гибкий с высокой растяжной и ударной прочностью. Nylon PA12 можно стерилизовать с помощью оксида этилена, химически, гамма-облучением, газоплазмой и паровым автоклавированием. Печатается с использованием MJF, SLS и FDM 3D-печати. Как медицинский материал, Nylon PA-12 сертифицирован и протестирован по ISO-10993 и USP Class I-IV. Обычно используется в протезах и внутрисудковых стержнях.

Силикон (Sil 30)

Силикон 30 — термостойкий, разрывностойкий и высокогибкий биосовместимый эластомер. Обычно используется в производстве носимых устройств с контактом с кожей, таких как респираторные маски. Соответствует ISO 10993-5 и 10993-10. Силикон можно печатать с использованием 3D-печати Carbon DLS.

CE 221

Цианатовый эфир (CE 221) известен своей жесткостью, высокой температурной и химической устойчивостью. Протестирован в соответствии с ISO 10993-5 и биосовместим. Стерилизуется паровым автоклавированием, оксидом этилена (EtO), гамма-облучением и электронным пучком. Могут использоваться для изготовления, например, катетеров и шприцев.

EPX 82

Эпоксидная смола 82 биосовместима и обладает хорошей химической, термической и УФ-стабильностью — что делает её разносторонним и универсальным материалом для широкого спектра применений. Её ударная и тепловая устойчивость также обеспечивает долговечность при циклировании температур, делая её подходящей для непрерывного использования при меняющихся температурах. Её высокое разрешение также позволяет точные и аккуратные конструкции. Протестирована на токсичность и раздражение согласно ISO 10993-5 и -10 и стерилизуется паровым автоклавированием, оксидом этилена (EtO), гамма-облучением, электронным пучком. Печатается с использованием 3D-печати Carbon DLS.

RPU 70

Жесткий полиуретан 70 — материал с высокой прочностью, функциональной вязкостью и высокой дуктильностью. Может быть 3D-напечатан с 3D-печатью Carbon DLS, соответствует ISO 10993-5 и 10993-10 и биосовместим. Стерилизуется паровым автоклавированием, оксидом этилена (EtO), гамма-облучением, электронным пучком.

FPU 50

FPU 50 — полужесткий материал со встроенной эластичностью, делающей его устойчивым к абразивному износу, усталости и ударам. FPU 50 биосовместим и прошел требования для биосовместимости согласно ISO 10993-5. Может быть стерилизован с использованием оксида этилена (EtO), гамма-облучения, электронного пучка и совместим с медицинским использованием. Печатается с использованием 3D-печати Carbon DLS.

True Silicone

True Silicone — единственный 100% чистый силиконовый материал, доступный для 3D-печати. Позволяет производить высокопроизводительные биосовместимые 3D-печати в 4 вариантах твердости по Шору (A20, A35, A50, A60). True Silicone соответствует стандартам ISO 10993. Материал теперь широко используется в промышленных, личных и медицинских продуктах. Этот материал можно печатать с использованием стереолитографии (SLA).

ABS M30i

ABS M30i — еще один широко используемый термопластик в медицинской отрасли. Помимо биосовместимости, он также стерилизуется с помощью гамма-облучения, оксида этилена и газоплазмы. ISO-сертифицирован и USP Class I–IV, этот материал часто используется для производства медицинского оборудования и детализированных анатомических моделей. Может также использоваться для протезов. ABS M30i вязок и имеет высокую растяжную и ударную прочность. Печатается с использованием FDM.

PC ISO

Этот материал обычно используется для создания форм, прототипов и индивидуальных хирургических направляющих. Хотя PC ISO имеет менее качественную отделку, чем Nylon PA12, он прочен и теплостойок с высокой растяжной прочностью. PC ISO также биосовместим, хоть и краткосрочно, и может быть стерилизован гамма-облучением и оксидом этилена. PC ISO печатается через FDM.

Полиэтеримид (ULTEM 1010)

По сравнению с другими FDM-термопластиками, ULTEM 1010 — один из самых прочных и устойчивых к теплу и химикатам. Также высокобиосовместим и может быть стерилизован с помощью гамма-облучения, оксида этилена, газоплазмы и парового автоклавирования. ULTEM 1010 используется для печати хирургических направляющих, прототипов и протезов.

Нержавеющая сталь (17-4PH)

Нержавеющая сталь — высокопрочный металл, биосовместимый и стерилизуемый различными методами. Однако её коррозионная устойчивость краткосрочна, делая её менее предпочтительной, чем титан и кобальт-хром, особенно для имплантатов. Этот материал отлично подходит для хирургических инструментов и временных имплантатов. Может быть напечатана с использованием технологии прямого металлического лазерного спекания (DMLS).

Заключение

Аддитивное производство в сочетании с биосовместимыми материалами предоставляет большие возможности для производства медицинских устройств, имплантатов и личных носимых изделий. Используя онлайн-услуги 3D-печати Xometry, вы можете получить необходимое количество биосовместимых 3D-печатей до 3 дней. Просто загрузите свои CAD-модели и выберите необходимые производственные параметры.

Подробнее об использовании 3D-печати в медицинской отрасли в нашей инфографике.