Científicos del Skoltech Center for Design, Fabricación, and Materials (CDMM) han desarrollado un método para diseñar y fabricar implantes óseos cerámicos de forma compleja con una estructura porosa controlable, lo que mejora en gran medida la eficacia de la fusión de tejidos. Su investigación fue publicada en la revista Ciencias Aplicadas.

Los materiales cerámicos son resistentes a los productos químicos, estres mecanico, y usar lo que los convierte en un ajuste perfecto para implantes óseos que se pueden personalizar gracias a la avanzada tecnología de impresión 3-D. Se utilizan varias estructuras porosas para asegurar un crecimiento celular eficaz alrededor del implante. Para que la fusión de tejidos sea más eficiente, los poros deben tener un tamaño de varios cientos de micrones, mientras que los implantes podrían ser más grandes que los poros en varios órdenes de magnitud. En la vida real, un implante con una estructura porosa específica debe diseñarse a medida en un período de tiempo muy corto. El modelado geométrico convencional con la representación del objeto limitada a su superficie no funciona aquí debido a la compleja estructura interna del implante.

Los científicos de Skoltech dirigidos por el profesor Alexander Safonov modelaron los implantes utilizando un método de representación funcional (FRep) desarrollado por otro profesor de Skoltech, Alexander Pasko. "El modelado FRep de microestructuras tiene una gran cantidad de ventajas, "comenta Evgenii Maltsev, investigador científico en Skoltech y coautor del artículo. "Primero, El modelado FRep siempre garantiza que el modelo resultante sea correcto, a diferencia de la representación poligonal tradicional en los sistemas CAD donde es probable que los modelos tengan grietas o facetas inconexas. Segundo, asegura la parametrización completa de las microestructuras resultantes y, por lo tanto, alta flexibilidad en la generación rápida de modelos variables 3-D. Tercera, ofrece una diversidad de herramientas para modelar varias estructuras de malla ".

En su investigación, los científicos utilizaron el método FRep para diseñar implantes cilíndricos y una celda de diamante cúbica para modelar la microestructura celular. El laboratorio de fabricación aditiva de CDMM imprimió en 3D los implantes de cerámica en función de su diseño y los probó bajo compresión axial.

Curiosamente, El nuevo método permite cambiar la estructura porosa para producir implantes de diferentes densidades para adaptarse a las necesidades individuales de los pacientes.