Bahan biomedis berinteraksi dengan sistem biologis dan digunakan untuk mendiagnosis organisme. Perawatan, perbaikan dan penggantian jaringan yang sakit atau rusak. Organ atau jenis bahan yang meningkatkan fungsinya.
Dalam beberapa tahun terakhir, dengan peningkatan berkelanjutan standar hidup masyarakat dan perpanjangan rentang hidup rata-rata, permintaan bahan biomedis telah berkembang pesat. Implan manusia perlu dirancang secara individual dan dibuat dengan cepat untuk setiap pasien guna memanfaatkan peluang perawatan terbaik dan meringankan rasa sakit pasien. Namun, metode pengolahan tradisional memiliki siklus panjang dan biaya tinggi, terutama untuk implan biologis dengan bentuk kompleks yang sulit dioperasikan dan dikendalikan dengan teknik tradisional.
Teknologi SLS untuk menyiapkan bahan biomedis
Bahan biomedis yang disiapkan oleh teknologi SLS terutama bahan polimer biomedis, bahan logam biomedis dan bahan komposit biomedis. Bahan medis ini terutama digunakan di bidang medis untuk membuat model medis, implan dan prostesis, dan perancah rekayasa jaringan.
1. Model medis
Aplikasi paling awal dari teknologi SLS di bidang biomedis adalah membuat model medis untuk memberikan desain klinis dan perencanaan diagnosis medis dan pembedahan, simulasi prosedur pembedahan, dan pengajaran medis. Defek craniomaxillofacial adalah penyakit yang umum pada perbaikan bedah, dengan permukaan melengkung yang kompleks dan banyak struktur berongga. Tak satu pun dari metode perbaikan yang ada dapat mencapai bentuk ideal tengkorak dan rahang individu, dan hanya dapat secara kasar mengembalikan bentuk wajah, yang tidak dapat memenuhi persyaratan estetika pasien. Teknologi SLS untuk membuat model tengkorak yang dipersonalisasi adalah solusi yang sangat layak. Proses operasi khusus adalah:
Bahan pemodelan. Pilih spesimen tengkorak antiseptik.
CT-scan. Pemindai CT digunakan untuk melakukan pemindaian spiral berkelanjutan pada spesimen tengkorak, dan gambar tomografi yang diperoleh ditransmisikan ke stasiun kerja rekonstruksi dan disimpan dalam format DICOM.
Rekonstruksi model tiga-dimensi. Perangkat lunak Mimics digunakan untuk membaca file gambar berformat DICOM secara otomatis. Melalui pengenalan, ekstraksi, dan superposisi tiga-dimensi dari area jaringan tulang, rekonstruksi tiga-dimensi dari model geometrik cacat tengkorak selesai. Data yang direkonstruksi adalah output ke file format STL melalui modul CTM.
SLS prototipe cepat. Menggunakan perangkat lunak pelapis entitas MagicsRP, file format STL berlapis pada interval tertentu untuk menghasilkan file STL tomografi yang diperlukan oleh SLS, dan kemudian file STL berlapis dimasukkan ke mesin pembentuk SLS untuk memproses model. Penelitian telah menunjukkan bahwa penggunaan CT scan, pemodelan tiga-dimensi, dan teknik SLS yang komprehensif untuk merancang rencana yang berbeda untuk pasien yang berbeda, bentuk, struktur dan ukuran model cacat yang dipersonalisasi dan model restorasi pada dasarnya sama dengan yang dari spesimen tengkorak, yang sejajar dengan rahang. Persyaratan operasi wajah dapat digunakan untuk diagnosis pra operasi dan perencanaan bedah.
2. Implan dan prostesis
Implan dan prostesis terbuat dari bahan biologis yang sesuai dengan tubuh manusia, dan dapat berperan dalam perawatan dan rehabilitasi setelah menanamkan atau memakai tubuh manusia. Dari perspektif teknik biomedis, implan harus memenuhi 3 kondisi berikut:
Kekuatan mekanik yang cukup untuk menahan beban dan benturan tubuh sendiri selama latihan;
Pencocokan individu untuk mencocokkan situs cacat dan jaringan di sekitarnya;
Kompatibilitas jaringan biologis yang baik. Namun, karakter yang ada tidak memiliki pencocokan individu.
Pesatnya perkembangan ilmu material, teknologi komputer dan teknologi SLS telah memungkinkan untuk desain individu, manufaktur cepat dan mempopulerkan implan.
Dua metode yang digunakan untuk mempersiapkan tubuh yang kompleks memiliki kesamaan: pertama, CT scan dan rekonstruksi tiga-dimensi digunakan untuk mendapatkan model restorasi, kemudian entitas dibuat dengan teknologi SLS, dan terakhir buatan tubuh kompleks diperoleh dengan proses pengerjaan ulang. Dibandingkan dengan metode produksi tradisional, ini menghemat waktu dan biaya material, mengurangi langkah dan biaya produksi, dan memberikan dasar untuk promosi dan penerapan teknologi SLS di bidang biomedis.
3. Perancah rekayasa jaringan
Rekayasa jaringan adalah disiplin ilmu-baru yang menerapkan prinsip dan metode ilmu teknik dan ilmu kehidupan untuk mengembangkan pengganti biologis untuk memulihkan, mempertahankan, atau meningkatkan fungsi jaringan atau organ yang rusak. Biomaterial yang digunakan dalam perancah rekayasa jaringan harus memenuhi persyaratan berikut:
Struktur jaringan berpori tiga-dimensi memfasilitasi proliferasi sel dan transfer nutrisi dan sisa metabolisme;
Biokompatibilitas yang baik, yaitu, tidak ada sitotoksisitas yang jelas, reaksi inflamasi dan penolakan imun;
Biodegradabilitas yang tepat, dan tingkat degradasi sesuai dengan pertumbuhan dan reproduksi sel jaringan baru;
Sifat fisik dan kimia permukaan yang sesuai untuk memfasilitasi adhesi, proliferasi, dan diferensiasi sel;
Sifat biomekanik tertentu dapat menjaga stabilitas dan integritas struktur dan penampilan dalam lingkungan biologis tubuh.
Bahan yang digunakan untuk perancah rekayasa jaringan terutama meliputi biomaterial alami, biokeramik dan bahan polimer sintetik. Perancah rekayasa jaringan yang diperoleh dengan proses persiapan tradisional seperti metode ikatan serat, metode pelindian pengecoran larutan, metode pemisahan fasa, metode pembusaan gas, dan metode sintering partikel memiliki kekuatan mekanik yang buruk, tingkat interpenetrasi pori yang rendah, porositas dan struktur pori. tidak fleksibel.
Teknologi prototipe cepat SLS menggunakan sintering selektif polimer atau komposit polimer/biokeramik untuk membuat stent. Struktur mikro stent dapat dikontrol dengan menyesuaikan parameter proses SLS, dan stent yang diperoleh semuanya berstruktur berpori.
Teknologi SLS untuk menyiapkan bahan biomedis tidak hanya dapat mencapai desain dan pemrosesan yang dipersonalisasi untuk memenuhi kebutuhan individu pasien yang berbeda, tetapi juga secara fleksibel mengontrol struktur mikro dan sifat mekanik bahan biomedis dengan menyesuaikan parameter proses dan metode pasca-pemrosesan. Namun, bahan biomedis yang dibuat dengan teknologi SLS umumnya memiliki masalah seperti kepadatan rendah, permukaan kasar dan sifat mekanik yang rendah, terutama bahan komposit polimer dan polimer/keramik, yang tidak dapat memenuhi persyaratan kompatibilitas mekanis bahan biomedis. Namun, dengan menggunakan karakteristik teknologi SLS ini, akan lebih mudah untuk menyiapkan bahan logam kasar dan berpori yang kondusif untuk adhesi dan pertumbuhan sel, terutama bahan titanium dan paduan titanium dengan biokompatibilitas dan sifat mekanik yang sangat baik. Ini akan menjadi Teknologi SLS merupakan arah pengembangan penting di bidang penyiapan bahan biomedis.