Jak zajistit biokompatibilitu modelů a nástrojů vytištěných dentálními 3D tiskárnami?

Obsah

 

1.. Průmyslové pozadí

2. základní prvky

3. Mezinárodní certifikační standardy a metody testování

4. Analýza případů typická analýza případů klinických aplikací

5. Stávající výzvy a technologické průlomy

6. Datový list: Porovnání biokompatibility mainstreamových zubních 3D tiskových materiálů

7. Budoucí vyhlídky

 

1.. Průmyslové pozadí

 

V posledních letech globálníDental 3D tiskTrh vzrostl průměrnou roční mírou 21,3% (Grand View Research, 2024), přičemž jeho hlavní hnací silou byla průlom v osobních lékařských potřebách a materiální vědě. Tradiční produkce protézy vyžaduje 12 procesů, jako je přijímání plísní a lití, zatímco technologie 3D tisku může proces zkrátit na 4 kroky: Skenování → Návrh → Tisk → Posplánění. Série materiálů NextDentu spuštěných společností Vertex Dental a další společnosti v Nizozemsku dosáhla úplného pokrytí produktové řady od dočasných korun po dlouhodobé dlahy1, což znamenalo, že tato technologie oficiálně vstoupila do fáze funkčních zdravotnických prostředků.

 

2. základní prvky

 

● Systém výběru a certifikace materiálu

V současné době jsou mainstreamové materiály rozděleny do tří kategorií:

 

1. Kovové materiály: slitina titanu (ti -6 al -4 v) má elastický modul v blízkosti kostní tkáně (110 GPA vs. 18 GPA kortikální kosti) a 2- Míra přežití laserových sinizovaných implantátů je 94,6%;

 

2. Polymerní materiály: Peek (polyetheretherketon) se stal novým favoritem pro implantáty kvůli jeho antibakteriálním vlastnostem a rentgenovým průniku. Antibakteriální rychlost 3D tištěných struktur PEKK je o 37% vyšší než u tradičních procesů;

 

3.. Pryskyřice pro vyléčení světla: Například Nextdennt C&B prošel certifikací CE IIA a lze jej bezpečně použít v ústech po dobu 30 dnů.

Materiály musí projít testy řady ISO 10993 (cytotoxicita, senzibilizace, podrážděná reakce) a ASTM F 3122-18 (speciální standard pro ústní zařízení).

 

● Přesná kontrola procesu tisku

1. Řízení tloušťky vrstvy: Form 3B+ tiskárna může dosáhnout přesnosti 25 μm a chyba příručky implantátu je<0.1mm;

2. Řízení teploty: Stratasys J750 používá systém řízení teploty s více nouzlemi k zajištění aktivity biomateriálů;

3. Optimalizace porozity: povrchová porozita implantátů slitiny titanu gradientu dosahuje 65%, což podporuje integraci kostí7.

● Standardizace po zpracování a dezinfekci

Mezi klíčové procesy patří:

1. Ultrazvukové čištění: Odstraňte nezbytné zbytky pryskyřice (zbytek musí být<0.5μg/cm²);

2. sekundární vytvrzování: Použijte zdroj světla vlnové délky 405nm k dokončení reakce zesítění a mechanická pevnost se zvyšuje o 200%;

3. sterilizace ethylenoxidu: Vhodné pro tepelně citlivé materiály a míra mikrobiálního přežití musí být menší nebo rovná 10⁻6.

 

3. Mezinárodní certifikační standardy a metody testování

 

Typ testu	Standardy	Klíčové ukazatele	Typické metody
Cytotoxicita	ISO 10993-5	Míra přežití buněk vyšší nebo rovná 70%	MTT kolorimerie
Dlouhodobá implantace	ISO 10993-6	Žádná chronická zánětlivá odpověď po dobu 12 týdnů	Subkutánní implantace potkana
Degradační výkon	ASTM F2129	Roční míra koroze <0. 01mm/rok	Elektrochemická impedanční spektroskopie
Mechanická stabilita	ISO 20795-1	Pevnost v ohybu větší než nebo rovná 80MPa	Tříbodový ohybový test

 

4. Analýza případů typická analýza případů klinických aplikací

 

 

5. Stávající výzvy a technologické průlomy

 

● Výzvy:

 

1. Lack of long-term biocompatibility data (>5 let následných studií je nedostatečné).

 

2. Problémy se sílou rozhraní vícečetného kompozitního tisku (síla vazby titanu je pouze 35MPa).

 

● Průlomové body:

 

1. Technologie nanokací: Hydroxyapatitová povlak zvyšuje rychlost integrace kosti titanové slitiny o 50%.

 

2. Inteligentní responzivní materiály: Prysky citlivé na pH mohou dynamicky uvolňovat antibakteriální látky.

 

6. Datový list: Porovnání biokompatibility hlavního prouduDental 3D tiskmateriály

 

Název materiálu	Úroveň certifikace	Cytotoxicita (míra přežití)	Použitelné typy tiskárny	Období klinického použití
Nextdennt Orthorigid	CE IIA	92%1	DLP/SLA (365-405 nm)	1 měsíc
Peek (Juvora)	FDA třída II	95%7	FDM/laserové slinování	Trvalý
Slitina kobalt-chromia	ISO 22674	88%7	Slm	Více než 5 let
Pryskyřice vyléčení světla (Teraharz)	CE I.	85%6	DLP	Dočasné (2 týdny)

 

7. Budoucí vyhlídky

 

S vývojem technologie 4D tisku dosáhne polymery tvarového paměti (SMP) adaptivní deformaci ortodontických zařízení. „Bio-ink“ vyvinutý doShaoxing Xinshan Technology Co., Ltd.mohou integrovat kmenové buňky během procesu tisku k dosažení skutečné regenerace živé tkáně. Očekává se, že do roku 2028 vstoupí do kliniky inteligentní implantáty s funkcemi monitorování biokompatibility v reálném čase pomocí vestavěných senzorů k detekci parametrů, jako je pH a tlak.