3д печать оказала огромное влияние на производство протезов и других медицинских устройств всего за несколько лет, и это, похоже, будет продолжаться по мере развития технологии. Например, группа исследователей из TU Delft недавно создала новые биоматериалы с уникальной комбинацией важнейших свойств.

Ослабление крепления импланта, особенно в области тазобедренного сустава, является одной из проблем, влияющих на долгосрочную эффективность. Ожидается, что к 2020 году количество протезов бедра по всему миру вырастет до 2,5 миллионов в год, а с нынешним уровнем развития технологий около 10 процентов из них потребуют замены уже через 10 лет после операции.

Команда TU Delft во главе с Amir Zadpoor попробовала решить эту проблему с помощью 3д печати, используя комбинацию двух биоматериалов. У одного из них вполне обычные свойства, в то время как у другого присутствуют характеристики, которые не встречаются в природе. Особенность ауксетического варианта заключается в том, что он имеет отрицательное отношение Пуассона, а это означает, что при растяжении он становятся более толстым перпендикулярно приложенной силе.


Протез, разработанный с использованием простой геометрии и напечатанный в титане, демонстрирует уникальные механические свойства — он расширяется под давлением, что делает его идеальным для использования рядом с обычными сжимающимися материалами. Эта двойная комбинация коэффициента Пуассона улучшит шансы на рост кости вокруг импланта, что позволит более надежно закрепить его на месте, уменьшив, к тому же, воздействующие силы.

Клинические испытания еще не проводились, но эксперименты показали отличные результаты — сила вертикального сжатия, воздействующая на имплант, окруженный имитацией костно-подобной ткани (специальная пена с механическими свойствами кости), расширяла протез, что приводило к сжатию в окружающей кости с обеих сторон. Именно это сжатие обеспечило улучшенную фиксацию. Результаты экспериментов были опубликованы в статье под названием «Rationally designed meta-implants: a combination of auxetic and conventional meta-biomaterials» в журнале «Materials Horizons».