カスタムフィット硬組織インプラント用の光硬化性、分解性ポリマーの合成と3Dプリントのための光開始剤の比較研究

Comparative study of photoinitiators for the synthesis and 3D printing of a light-curable, degradable polymer for custom- fit hard tissue implants.

• Taleen Shakouri
• Jae-Ryung Cha
• Nazanin Owji
• Peter Haddow
• Thomas E Robinson
• Kapil D Patel
• Elena García-Gareta
• Hae-Won Kim
• Jonathan C Knowles

抄録

三次元(3D)印刷は、費用対効果の高い方法で、患者固有のデバイスや解剖学的にフィットするインプラントのオンデマンド製造を強化します。ステレオリソグラフィー(SLA)やデジタルライトプロジェクション(DLP)などの蒸着光重合を採用した添加剤システムは、生物医学科学と工学の分野で広く使用されています。しかし、添加剤製造法は、使用できる材料の種類によって制限されることがある。本研究では、ポリマー樹脂の弾性率が1.73GN/mm2の範囲であり、使用する光重合系とリン酸カルシウムフィラーの添加量に依存するイソソルビドをベースとした処方を提示した。モノマーは、安定した最適化された3Dプリントモデルを提供するSLA技術を使用して、3Dプリント用に調製し、強化した。議論されたレジンは、先天性欠損の矯正、口腔腫瘍の除去、および頭頸部の再構築のための大手術の後に使用される可能性がある。外科医は通常、機能と外観の両方を回復するために利用できる装置が限られており、低価格で効率的な顔面インプラントへの需要がますます高まっているため、新しい製造アプローチとより高いオッセオインテグレーション性能を持つインプラントの開発が急務となっています。

Three-dimensional (3D) printing enhances the production of on-demand fabrication of patient-specific devices as well as anatomically fitting implants with high complexity in a cost-effective manner. Additive systems that employ vat photopolymerisation such as stereolithography (SLA) and digital light projection (DLP) are used widely in the field of biomedical science and engineering. However, additive manufacturing methods can be limited by the types of materials that can be used. In this study, we present an isosorbide-based formulation for a polymer resin yielding a range of elastic moduli between 1.73 GN/mm2 dependent on the photoinitiator system used as well as the amount of calcium phosphate filler added. The monomer was prepared and enhanced for 3D-printing using an SLA technique that delivered stable and optimized 3D-printed models. The resin discussed could potentially be used following major surgery for the correction of congenital defects, the removal of oral tumours and the reconstruction of the head and neck region. The surgeon is usually limited with devices available to restore both function and appearance and with the ever-increasing demand for low-priced and efficient facial implants, there is an urgent need to advance new manufacturing approaches and implants with a higher osseointegration performance.

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