วัสดุชีวการแพทย์มีปฏิสัมพันธ์กับระบบชีวภาพและใช้ในการวินิจฉัยสิ่งมีชีวิต การรักษาซ่อมแซมและเปลี่ยนเนื้อเยื่อที่เป็นโรคหรือเสียหาย อวัยวะหรือประเภทของวัสดุที่ช่วยเพิ่มการทํางานของมัน
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาด้วยการปรับปรุงมาตรฐานการครองชีพของผู้คนอย่างต่อเนื่องและการขยายช่วงชีวิตเฉลี่ยความต้องการวัสดุชีวการแพทย์ได้เติบโตขึ้นอย่างรวดเร็ว การปลูกถ่ายมนุษย์จะต้องได้รับการออกแบบเป็นรายบุคคลและผลิตอย่างรวดเร็วสําหรับผู้ป่วยแต่ละรายเพื่อคว้าโอกาสในการรักษาที่ดีที่สุดและบรรเทาอาการปวดของผู้ป่วย อย่างไรก็ตามวิธีการประมวลผลแบบดั้งเดิมมีวงจรที่ยาวนานและมีค่าใช้จ่ายสูงโดยเฉพาะอย่างยิ่งสําหรับการปลูกถ่ายทางชีวภาพที่มีรูปร่างที่ซับซ้อนซึ่งยากที่จะใช้งานและควบคุมด้วยเทคนิคแบบดั้งเดิม
เทคโนโลยี SLS เพื่อเตรียมวัสดุชีวการแพทย์
วัสดุชีวการแพทย์ที่จัดทําโดยเทคโนโลยี SLS ส่วนใหญ่เป็นวัสดุพอลิเมอร์ชีวการแพทย์วัสดุโลหะชีวการแพทย์และวัสดุคอมโพสิตชีวการแพทย์ วัสดุทางการแพทย์เหล่านี้ส่วนใหญ่จะใช้ในด้านการแพทย์เพื่อทําแบบจําลองทางการแพทย์การปลูกถ่ายและขาเทียมและนั่งร้านวิศวกรรมเนื้อเยื่อ
1.รูปแบบทางการแพทย์
การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี SLS แรกสุดในด้านชีวการแพทย์คือการทําแบบจําลองทางการแพทย์เพื่อให้การออกแบบทางคลินิกและการวางแผนการวินิจฉัยและการผ่าตัดทางการแพทย์การจําลองขั้นตอนการผ่าตัดและการสอนทางการแพทย์ ข้อบกพร่อง Craniomaxillofacial เป็นโรคที่พบบ่อยในการซ่อมแซมการผ่าตัดที่มีพื้นผิวโค้งที่ซับซ้อนและโครงสร้างกลวงจํานวนมาก ไม่มีวิธีการซ่อมแซมที่มีอยู่ใดที่สามารถบรรลุรูปร่างที่เหมาะของกะโหลกศีรษะและกรามแต่ละอันและสามารถฟื้นฟูรูปร่างใบหน้าได้อย่างคร่าวๆซึ่งไม่สามารถตอบสนองความต้องการด้านสุนทรียศาสตร์ของผู้ป่วยได้ เทคโนโลยี SLS เพื่อสร้างแบบจําลองกะโหลกศีรษะส่วนบุคคลเป็นโซลูชันที่เป็นไปได้อย่างมาก กระบวนการดําเนินงานเฉพาะคือ:
(1)วัสดุการสร้างแบบจําลองของ เลือกตัวอย่างกะโหลกศีรษะน้ํายาฆ่าเชื้อ
(2) ซีทีสแกน เครื่องสแกน CT ใช้ในการสแกนแบบเกลียวอย่างต่อเนื่องบนชิ้นงานกะโหลกศีรษะและภาพเอกซเรย์ที่ได้รับจะถูกส่งไปยังเวิร์กสเตชันบูรณะและเก็บไว้ในรูปแบบ DICOM
(3)สามมิติ- รูปแบบการบูรณะของ ซอฟต์แวร์เลียนแบบใช้ในการอ่านไฟล์ภาพรูปแบบ DICOM โดยอัตโนมัติ ผ่านการรับรู้การสกัดและการซ้อนทับสามมิติของพื้นที่เนื้อเยื่อกระดูกการฟื้นฟูสามมิติของแบบจําลองทางเรขาคณิตของข้อบกพร่องของกะโหลกศีรษะจะเสร็จสมบูรณ์ ข้อมูลที่สร้างใหม่จะถูกส่งออกไปยังแฟ้มรูปแบบ STL ผ่านโมดูล CTM
(4)slsต้นแบบอย่างรวดเร็วของ การใช้ซอฟต์แวร์เลเยอร์เอนทิตี MagicsRP ไฟล์รูปแบบ STL จะถูกเลเยอร์ในช่วงเวลาหนึ่งเพื่อสร้างไฟล์ STL เอกซเรย์ที่ SLS ต้องการจากนั้นไฟล์ STL แบบเลเยอร์จะถูกป้อนเข้าไปในเครื่องขึ้นรูป SLS เพื่อประมวลผลแบบจําลอง การศึกษาแสดงให้เห็นว่าการใช้การสแกน CT แบบครบวงจรการสร้างแบบจําลองสามมิติและเทคนิค SLS เพื่อออกแบบแผนที่แตกต่างกันสําหรับผู้ป่วยที่แตกต่างกันรูปร่างโครงสร้างและขนาดของแบบจําลองข้อบกพร่องส่วนบุคคลและรูปแบบการฟื้นฟูนั้นเหมือนกับตัวอย่างกะโหลกศีรษะซึ่งสอดคล้องกับขากรรไกร ข้อกําหนดของการผ่าตัดใบหน้าสามารถใช้สําหรับการวินิจฉัยก่อนการผ่าตัดและการวางแผนการผ่าตัด
2. รากฟันเทียมและขาเทียม
รากฟันเทียมและขาเทียมทําจากวัสดุชีวภาพที่เข้ากันได้กับร่างกายมนุษย์และสามารถมีบทบาทในการรักษาและการฟื้นฟูสมรรถภาพหลังจากปลูกถ่ายหรือสวมใส่ร่างกายมนุษย์ จากมุมมองของวิศวกรรมชีวการแพทย์การปลูกถ่ายจะต้องเป็นไปตามเงื่อนไข 3 ข้อต่อไปนี้:
(1)ความแข็งแรงเชิงกลเพียงพอที่จะทนต่อน้ําหนักของร่างกายเองและผลกระทบในระหว่างการออกกําลังกาย;
(2)การจับคู่บุคคลให้ตรงกับเว็บไซต์ข้อบกพร่องและเนื้อเยื่อโดยรอบ;
(3)ความเข้ากันได้ของเนื้อเยื่อชีวภาพที่ดีของ อย่างไรก็ตาม อักขระที่มีอยู่จะไม่มีการจับคู่แต่ละอย่าง
การพัฒนาอย่างรวดเร็วของวัสดุศาสตร์เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์และเทคโนโลยี SLS ทําให้เป็นไปได้สําหรับการออกแบบส่วนบุคคลการผลิตอย่างรวดเร็วและความนิยมของการปลูกถ่าย
สองวิธีที่ใช้ในการเตรียมร่างกายที่ซับซ้อนมีเหมือนกัน: ประการแรกการสแกน CT และการบูรณะสามมิติถูกนํามาใช้เพื่อให้ได้รูปแบบของการฟื้นฟูจากนั้นเอนทิตีจะถูกผลิตโดยเทคโนโลยี SLS และในที่สุดร่างกายที่ซับซ้อนเทียมจะได้รับจากกระบวนการทําใหม่ เมื่อเทียบกับวิธีการผลิตแบบดั้งเดิมจะช่วยประหยัดเวลาและต้นทุนวัสดุลดขั้นตอนการผลิตและต้นทุนและเป็นพื้นฐานสําหรับการส่งเสริมและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี SLS ในด้านชีวการแพทย์
3.นั่งร้านวิศวกรรมเนื้อเยื่อ
วิศวกรรมเนื้อเยื่อเป็นวินัยข้ามที่เกิดขึ้นใหม่ที่ใช้หลักการและวิธีการของวิทยาศาสตร์วิศวกรรมและวิทยาศาสตร์ชีวภาพในการพัฒนาสารทดแทนทางชีวภาพสําหรับการฟื้นฟูบํารุงรักษาหรือปรับปรุงการทํางานของเนื้อเยื่อหรืออวัยวะที่เสียหาย วัสดุชีวภาพที่ใช้ในนั่งร้านวิศวกรรมเนื้อเยื่อต้องเป็นไปตามข้อกําหนดต่อไปนี้:
(1) โครงสร้างเครือข่ายที่มีรูพรุนสามมิติช่วยอํานวยความสะดวกในการแพร่กระจายของเซลล์และการถ่ายโอนสารอาหารและของเสียจากการเผาผลาญ
(2)เข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดี, นั่นคือ, ไม่มีพิษต่อเซลล์ที่ชัดเจน, ปฏิกิริยาการอักเสบและการปฏิเสธภูมิคุ้มกัน;
(3)การย่อยสลายทางชีวภาพที่เหมาะสม, และอัตราการย่อยสลายตรงกับการเจริญเติบโตและการสืบพันธุ์ของเซลล์เนื้อเยื่อใหม่;
(4)พื้นผิวที่เหมาะสมคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีเพื่ออํานวยความสะดวกในการยึดเกาะของเซลล์, การแพร่กระจายและความแตกต่าง;
(5) คุณสมบัติทางชีวกลศาสตร์บางอย่างสามารถรักษาเสถียรภาพและความสมบูรณ์ของโครงสร้างและลักษณะที่ปรากฏในสภาพแวดล้อมทางชีวภาพของร่างกาย
วัสดุที่ใช้สําหรับนั่งร้านวิศวกรรมเนื้อเยื่อส่วนใหญ่รวมถึงวัสดุชีวภาพธรรมชาติไบโอเซรามิกส์และวัสดุพอลิเมอร์สังเคราะห์ นั่งร้านวิศวกรรมเนื้อเยื่อที่ได้มาจากกระบวนการเตรียมแบบดั้งเดิมเช่นวิธีการยึดเหนี่ยวเส้นใยวิธีการล่าสัตว์การหล่อสารละลายวิธีการแยกเฟสวิธีการฟองก๊าซและวิธีการเผาอนุภาคมีความแข็งแรงเชิงกลไม่ดีระดับต่ําของการแทรกแซงของรูขุมขนความพรุนและโครงสร้างรูขุมขนการควบคุมไม่ยืดหยุ่น
เทคโนโลยีการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว SLS ใช้การเผาแบบเลือกของโพลิเมอร์หรือโพลิเมอร์ / คอมโพสิตไบโอเซอรามิกเพื่อผลิต stents โครงสร้างจุลภาคของ stent สามารถควบคุมได้โดยการปรับพารามิเตอร์กระบวนการ SLS และ stents ที่ได้รับเป็นโครงสร้างที่มีรูพรุนทั้งหมด
เทคโนโลยี SLS เพื่อเตรียมวัสดุชีวการแพทย์ไม่เพียง แต่สามารถบรรลุการออกแบบและการประมวลผลส่วนบุคคลเพื่อตอบสนองความต้องการของผู้ป่วยที่แตกต่างกัน แต่ยังควบคุมโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุชีวการแพทย์ได้อย่างยืดหยุ่นโดยการปรับพารามิเตอร์กระบวนการและวิธีการปรับแต่ง อย่างไรก็ตามวัสดุชีวการแพทย์ที่จัดทําโดยเทคโนโลยี SLS โดยทั่วไปมีปัญหาเช่นความหนาแน่นต่ําพื้นผิวขรุขระและคุณสมบัติเชิงกลต่ําโดยเฉพาะอย่างยิ่งวัสดุพอลิเมอร์และโพลีเมอร์ / เซรามิกคอมโพสิตซึ่งไม่สามารถตอบสนองความต้องการความเข้ากันได้เชิงกลของวัสดุชีวการแพทย์ อย่างไรก็ตามการใช้ลักษณะเหล่านี้ของเทคโนโลยี SLS จะสะดวกในการเตรียมวัสดุโลหะหยาบและมีรูพรุนที่เอื้อต่อการยึดเกาะและการเจริญเติบโตของเซลล์โดยเฉพาะอย่างยิ่งวัสดุโลหะผสมไทเทเนียมและไทเทเนียมที่มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพและคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยม นี่จะเป็นเทคโนโลยี SLS เป็นทิศทางการพัฒนาที่สําคัญในด้านการเตรียมวัสดุชีวการแพทย์