Dizajn i priprema kompozita kalcijevih fosfata za poboljšanu stabilnost 3D printanih koštanih implantata
Glavni istraživač
Keramički materijali temeljeni na kalcijevim fosfatima (CaP) široko se primjenjuju u inženjerstvu koštanog tkiva zbog sličnosti s anorganskom komponentom čvrstog tkiva, biokompatibilnosti, osteokonduktivnosti i biorazgradivosti. Aditivna proizvodnja (AM), osobito ekstruzijsko 3D printanje, omogućuje izradu CaP potpornja kontrolirane porozne strukture. U tom se procesu CaP najčešće printa kao pasta s polimerom, nakon čega slijedi uklanjanje polimera i visokotemperaturno sinteriranje radi postizanja mehaničke stabilnosti. Međutim, taj korak često uzrokuje pukotine i nestabilnost strukture zbog nedovoljne kontrole sastava i mikrostrukture u ranim fazama obrade.Središnja hipoteza projekta CaPES-3D jest da primjena kompozitnih materijala na bazi CaP može smanjiti nastanak defekata tijekom sinteriranja i poboljšati mehaničku stabilnost 3D-printanih potpornja. Konvencionalni pristupi temelje se na miješanju sekundarnih faza u paste za printanje, što ograničava kontrolu međupovršinske strukture. U ovom projektu predlaže se direktno formiranje CaP faze na sekundarnim fazama tijekom sinteze, čime se postiže bolja disperzija i međudjelovanje. Inovativnost leži u strategiji pripreme, gdje se struktura kompozita definira na nanorazini prije procesuiranja. Kao sekundarna faza odabrane su TiO2 nanožice (TiNW) zbog biokompatibilnosti i povoljnih mehaničkih svojstava.Kompozitni materijali formulirat će se u termoosjetljive paste i printati ekstruzijom. Sustavna istraživanja omogućit će povezivanje sastava, mikrostrukture i procesnih parametara s mogućnošću printanja, ponašanjem tijekom sinteriranja, nastankom pukotina i mehaničkim svojstvima. Strukturna i biološka svojstva procijenit će se fizikalno-kemijskim analizama, mehaničkim ispitivanjima i testovima vijabilnosti stanica.Pomakom fokusa s optimizacije procesa na dizajn materijala, projekt uvodi novu paradigmu u AM keramike te postavlja temelje za pouzdanu i skalabilnu proizvodnju biomaterijala za buduću biomedicinsku primjenu.