Индустрия имплантов позвоночника уже давно использует 3д технологии из-за высоких требований к продукции и с поразительной скоростью внедряет инновации. Всего два года назад мы писали о том, как оптимизированные титановые спинальные клетки помогают пациентам, заменяя диски между позвонками после операции, а уже сегодня расскажем о группе исследователей из Инженерной школы Суонсона Университета Питтсбурга, которые добавили возможность контролировать здоровье пациентов с помощью напечатанных изделий.

Кстати, если вы хотите больше узнать об 1С, то рекомендую почитать
блог компании АйТи План. Там вы найдете не только последние новости, но и информацию об управлении бизнесом на базе ERP-решений.

Итак, продолжим. Этот «умный» спинной имплантат использует то, что исследователи называют «метаматериалами», которые могут генерировать собственную энергию, что позволяет применять их для широкого спектра сенсорных и мониторинговых приложений. Встроенный трибоэлектрический наногенератор (TENG) для питания помогает преодолеть ограничения, которые встречаются в других аналогах, полагающихся на аккумуляторные батарейки, например, короткий срок службы.


«Умные имплантаты могут обеспечивать биологическую обратную связь в режиме реального времени и предлагать множество терапевтических и диагностических преимуществ. Их можно распечатать на 3D-принтере на основе конкретной анатомии пациента перед операцией, что гораздо более естественно», — отмечают ученые.

Для изготовления диэлектрических и проводящих каркасов использовались ТПУ и ПЛА с сажей. Эта комбинация максимизировала электризацию — когда они изгибаются вместе с движением человека, матрица образует контакты между слоями, что генерирует напряжение, а также передает сенсорные данные импланту, записывая и ретранслируя важную информацию о давлении и нагрузках на его структуру.

Детали были напечатаны на 3D-принтере Raise3D Pro2 с двойным экструдером, при этом оба материала наносились во время одного и того же задания на печать. Исследование показало, что в условиях нагрузки, аналогичной поясничному отделу позвоночника человека, прототип может генерировать значения напряжения и тока, равные 9,2 В и 4,9 нА соответственно.

Более подробное описание процесса вы можете найти в статье «Patient-Specific Self-Powered Metamaterial Implants for Detecting Bone Healing Progress», опубликованной в журнале Advanced Functional Materials.

Материал переведен 05.07.2022.