Výskum aditívnej výroby biodegradovateľných magnéziových zliatín a ich aplikácie v implantológii a regeneratívnej medicíne

Research of additive manufacturing of biodegradable magnesium alloys and their applications in implantology and regenerative medicine


Akronym:MAG3DP
Začiatok riešenia:01.07.2018
Koniec riešenia:30.06.2022
Evidenčné číslo projektu:APVV-17-0278
Program projektu (SAV):APVV
Prezentácia na stránke:APVV
Pozícia ústavu v projekte:Partner
Zodpovedný riešiteľ (ÚMMS):Milan Škrobian
Internetová stránka projektu:

Opis SK:

Súčasným trendom vo výrobe implantátov pomocou aditívnych technológií resp. 3D tlače je aplikácia biodegradovateľných resp. čiastočne degradovateľných materiálov, ktoré podporujú osteoindukciu a osteokondukciu a zároveň umožňujú minimalizáciu počtu chirurgických zákrokov. Jednou z alternatív v rámci tejto problematiky je využitie magnéziových zliatin, ktoré majú dostatočné mechanické vlastnosti, regulovateľnú biodegradovateľnosť a sú transparentné pre postoperačnú medicínsku diagnostiku pomocou CT a MRI. Hlavným cieľom projektu je vyvinúť magnéziové zliatiny vo forme prášku, u ktorých budú minimalizované resp. úplne eliminované v publikáciách popisované negatívne vlastnosti, ku ktorým patrí rýchla korózia a teda degradácia materiálu pri súčasnom vylučovaní nežiadúceho vodíka. Zároveň bude adaptované zariadenie pre aditívnu výrobu technológiou SLM pre účely spracovania vysoko reaktívneho magnézia a jeho zliatin s cieľom aditívnej výroby vzoriek pre ďalšie materiálové, mechanické a biologické testovanie. V záverečnej fáze projektu budú vyrobené dva typy implantátov z vyvinutých zliatin. V prvom rade pôjde o dočasné náhrady tvrdého tkaniva, resp. podporné osteosyntetické aparáty s funkciou úplnej degradácie – biologického odbúrania materiálu bez potreby reoperácie vo forme skrutiek pre oblasť ortopédie. Riešiteľský tím má ambíciu vyrobiť z vyvinutých zliatin aj trvalé náhrady rozmerných defektov tvrdého tkaniva s funkciou čiastočnej degradácie materiálu a biointegrácie okolitého tkaniva pre oblasť neurochirurgie a maxillofaciálnej chirurgie. V záverečnej fáze projektu je plánovaná príprava predklinických a klinických experimentov, ako fáza inicializácie zavádzania vyvinutých zliatin vo forme medicínskych pomôcok do klinickej praxe.

Opis EN:

Nowadays, the current trend in implant production using additive technologies respectively 3D printing is the application of biodegradable or partially degradable materials, that promote osteoinduction and osteoconduction while allowing minimization of surgical procedures. One of the alternative in this field is the use of magnesium alloys that have sufficient mechanical properties, controllable biodegradability, and are transparent for postoperative medical diagnostics as CT and MRI. The main objective of the project is to develop magnesium alloys in the form of powders, with complete elimination of negative properties described in publications such as fast corrosion rate and therefore degradation of material, with release of undesirable hydrogen. At the same time, an SLM additive production machine will be technically adapted for the processing of highly reactive magnesium and its alloys for additional production of samples for further material, mechanical and biological testing. In the final phase of the project, two types of implants will be made from developed alloys. Temporary substitutions of hard tissue, respectively osteosynthetic apparatus in the role of bone support with complete degradation function - biological degradation of the material without the need for reoperation in the form of screws for the area of orthopedics. The research team has an ambition to produce permanent implants with a partial degradation of material and biointegration of the surrounding tissue for neurosurgery and maxillofacial surgery from developed alloys. In the final phase of the project, it is planned to prepare preclinical and clinical experiments as a phase of initiatial application of developed alloys in the form of medical devices into clinical practice.