Tin Tức

Ứng dụng công nghệ in 3D bằng pellet nhựa vào thiết kế và chế tạo thiết bị y tế phục vụ cho cấy ghép nhân tạo.

2021.06.15 Danh mục : NewsNhựa

Chi phí in và chế tạo một bộ phận với công nghệ Arburg Plastic Freeform chỉ bằng một phần nhỏ so với các bộ phận hay công cụ y tế được in 3D thông thường, theo chia sẻ từ một diễn giả của Virtual Engineering Days.

Trong bài thuyết trình của mình tại Virtual Engineering Day, Gerry Berberian, Giám đốc Kinh doanh Quốc gia về phụ gia tại Arburg đã mô tả công nghệ in 3D dựa trên các pellet nhựa được sử dụng để thiết kế và chế tạo các thiết bị y tế hay bộ phân nhân tạo ứng dụng cho cấy ghép nhân tạo. Để đưa ra các ví dụ minh họa trực quan hơn, Giám đốc Chiến lược Marketing của Evonik, Balaji Prabhu cũng đã tham gia để nói về các loại polyme chuyên biệt của công ty ông và cách chúng được tận dụng với công nghệ in 3D để tạo ra các bộ phận, mô cấy y tế tùy chỉnh.

Berberian khởi động bài thuyết trình của mình: “Ứng dụng công nghệ in 3D vào y tế với các vật liệu pellet nhựa – Bước đột phá trong vật liệu cấy ghép nhân tạo và dược phẩm” bằng cách nhấn mạnh công nghệ Arburg Plastic Freeform (APF) là một nền tảng công nghệ mở với nhiều lựa chọn về loại vật liệu. “Công nghệ này đặc biệt vì nó có khả năng ứng dụng với bất kì dạng vật liệu dạng hạt nào thông qua hệ thống sau khi được điều chỉnh một cách phù hợp”, ông giải thích thêm. “Trên thực tế, công nghệ cho phép chạy tối đa 3 loại nguyên liệu nhựa nhiệt dẻo cùng một lúc với hệ thống Freeformer 300”.

Berberian cũng cho biết, các thiết bị được hoạt động bằng cách nạp nguyên liệu vào các phễu đầu vào ở phía trên bên phải của hệ thống. “Từ đó, các hạt vật liệu sẽ di chuyển xuống trục vít và thùng chứa. Trục vít và thùng chứa sẽ làm hoạt hóa vật liệu và đẩy chúng về phía trước. Do đó, dòng vật chất liên tục được đẩy vào trong vòi phun để tạo hình với chuỗi các hạt vật liệu nhỏ”, ông giải thích thêm.

Phương pháp xử lý và phần mềm in tùy chỉnh của Arburg cung cấp cho người sử dụng các công cụ phù hợp để hoàn toàn kiểm soát hệ thống. Người dùng có thể dễ dàng tùy chỉnh chế độ in với các mật độ vật liệu khác nhau, từ mật độ tối đa (in đúc) cho tới mật độ thấp (in bộ phận nhẹ), Berberian nhận xét. Ông cũng cho biết, bằng cách sử dụng các pellet nhựa tiêu chuẩn có nguồn cung từ thị trường, chi phí các bộ phận được in với công nghệ APF chỉ là con số nhỏ khi so sánh với in 3D thông thường.

Prabhu cũng mang tới thêm các thông tin về vật liệu sinh học với khả năng tái hấp thụ của Evonik và ứng dụng công nghệ in 3D vào cấy ghép y tế. Ông cũng cho trình chiếu một video minh họa nhấn mạnh các loại vật liệu polymer của Evonik và cho biết đây đều là các loại vật liệu có trọng lượng nhẹ. Chúng có thể được ứng dụng để kích thích quá trình tạo xương và hấp thụ hoàn toàn vào trong cơ thể, hạn chế số lượng các loại phẫu thuật loại bỏ vật liệu không cần thiết khỏi cơ thể. Các chuyên gia của Evonik cũng đang phát triển nhiều loại vật liệu khác nhau như các loại bột hay sợi ứng dụng cho nhiều công nghệ in 3D để tạo ra các bộ phận cấy ghép chuyên biệt cho bệnh nhân chỉ trong vài giờ.

Resomer, loại polymer có khả năng tái hấp thụ của Evonik, đã được ứng dụng trong lĩnh vực y học thể thao để chữa đầu gối. “Tuy nhiên, điều thú vị của nó là sắp được ứng dụng song song với công nghệ in 3D”, Prabhu cho biết. “Một trong những ứng dụng có thể được kể đến là cấy ghép khí quản trong các phẫu thuật nhi khoa để mở đường hô hấp của trẻ sơ sinh. Các bậc phụ huynh hay chính bản than đứa trẻ sẽ không mong muốn có bộ phận cấy ghép kim loại cần bị loại bỏ khi đứa trẻ lớn lên”, ông giải thích. “Sử dụng Resomer hay các vật liệu hấp thụ là giải pháp hoàn hảo, sẽ phân hủy và bị hấp thu khi đứa trẻ lớn lên.

Resomer được cung cấp sẵn ở nhiều định dang, Prabhu cho biết. “Thông thường, bác sĩ phẫu thuật, khách hàng hay các công ty thiết bị y tế sẽ là người quyết định xem các công cụ này sẽ được sử dụng trong thời gian bao lâu, 1 năm hay hơn bốn năm. Ví dụ với polydioxanone, thường được sử dụng để làm chỉ khâu y tế vì khả năng phân hủy nhanh. “Nhờ đó, khi bạn phải thực hiện phẫu thuật, bạn sẽ có một vết khâu sẽ biến mất ngay sau đó một vài tháng. Chúng tôi gần đây cũng đang phát triển và giới thiệu những loại polyme mới có khả năng phân hủy nhanh trong thời gian chưa tới vài tuần”, ông chia sẻ thêm và lưu ý rằng việc ứng dụng vào trong lĩnh vực chăm sóc vết thương cũng là một ý tưởng hoàn hảo cho những loại vật liệu này.

Đối với công nghệ APF, Evonik ứng dụng các loại hạt vật liệu được hòa tan thành gel hoặc mực ứng dụng công nghệ bioplotter được sử dụng cho gia công và chế tạo mô, Prabhu cho biết. “Chúng tôi cũng có các loại sợi Resomer có hình dáng giống sợi mì spaghetti có đặc tính cho phép ép đùn vào các thiết bị y tế cuối cùng bằng cách sử dụng công nghệ chế tạo sợi đồng nhất. Cuối cùng, chúng tôi cũng có một loại bột có kích thước hạt lên tới micromet để tạo ra các bản in 3D bằng cách sử dụng phương pháp thiêu kết laser chọn lọc”, ông cho biết và lưu ý rằng hiện tất cả các ứng dụng này đều đã sẵn sàng để con người sử dụng với vật liệu tái hấp thụ.

Prabhu nói: “Các hạt Resomer của chúng tôi được làm khô lạnh, một trong những tiêu chí vô cùng quan trọng để ngăn chặn bất kỳ sự hấp thụ hơi nước nào”, “ứng dụng công nghệ APF có độ tương đồng cao với công nghệ và phương pháp ép phun. Khi các hạt nguyên liệu được làm nóng chảy, từng lớp từng lớp in sẽ được xây dựng hoàn thiện cho ra kết quả là một thiết bị với thiết kế và kiểu dáng phù hợp”.

Evonik đã đánh giá một loạt các loại polymer nguyên chất trong nhiều năm qua, bắt đầu từ polydioxanone với khả năng phân hủy nhanh chỉ trong sáu tháng cho tới PLLA với khả năng phân hủy trong một vài năm. Prabhu nhận xét và giải thích rằng công ty đã và đang làm việc thành công với Arburg để in các polymer khác nhau này trên các dạng cấu trúc khác nhau.

Công ty cũng có thể thực hiện 3D với vật liệu composite với khả năng tái hấp thụ và trộn sẵn với beta tricalcium phosphate, thường được sử dụng trong chỉnh hình với các ứng dụng cố định xương.”Người sử dụng có thể nghĩ đến việc bổ sung hydroxyapatite và các hợp chất khác của canxi phosphate hoặc các chất phụ gia mà họ lựa chọn, tạo nên các hợp chất mong muốn với nguồn cung sẵn sàng từ Evonik, ngay lập tức được đưa vào ứng dụng với Arburg Freeform để tạo ra các loại thiết bị y tế phù hợp, sạch sẽ không dính bụi phấn. Prabhu cho hay.