נושא הפרוייקט

מספר פרוייקט מחלקה שמות סטודנטים אימייל שמות מנחים

פיתוח פילמנטים מרוכבים מבוססי אבץ ו-PLA להדפסה תלת ממדית של שתלים להחלפת עצמות שאינן נושאות משקל

Development of Composite Filament Based on PLA and Zinc as a Raw Material for the 3D Printing of Low Bearing Bone Replacement Implants

תקציר בעיברית

בשנים האחרונות גובר הביקוש לשתלים להחלפת עצם. קיימים שני סוגים של שתלים הללו: אלו עבור עצמות נושאות משקל, העשויים ממתכות לתכונות מכניות גבוהות, ואלו עבור עצמות שאינן נושאות משקל, הדורשים מאפיינים מכניים מופחתים ולכן יש להם מבחר חומרים רחב יותר.
שתלים קבועים עלולים לגרום לסיבוכים כמו דלקת, דפורמציות ואי נוחות למטופל. שתלים מתכלים נותנים פתרון: הם שומרים על שלמותם המכנית למשך הזמן הרצוי, בעלי קצב קורוזיה מתאים, ומתמוססים לחלוטין לתוך הגוף ברגע שמטרתם הושגה. הם חייבים להיות ביוקומפטביליים, לא רעילים, היפואלרגניים ולא דלקתיים.
אבץ, מרכיב חיוני בגוף האדם, הוא תואם ביולוגי, אנטיבקטריאלי, ומקדם צמיחת עצם. המטרה של מחקר זה היא ליצור חומר מרוכב מאבץ ומ-PLA, פולימר תרמופלסטי ביוקומפטבילי, להדפסה תלת ממדית של שתלים מותאמים להחלפת עצמות נושאות במשקל נמוך. לפרויקט שלוש מטרות משנה: (i) יצירת פילמנטים עם ריכוזי אבץ משתנים, (ii) הדפסת מודלים באמצעות טכנולוגיית FDM, ו-(iii) אפיון המאפיינים המכניים, ההשפעה על תאים והקורוזיה של המודלים המודפסים .

תקציר באנגלית

In recent years, there has been an increase in the demand for bone replacement implants. Two types of those implants exist: those for weight-bearing bones, made of metals for high mechanical properties, and those for non-weight-bearing bones, which demand reduced mechanical characteristics and have a wider material choice.
Permanent implants can cause complications like inflammation, deformations, and patient discomfort. Biodegradable implants provide a solution: they maintain their mechanical integrity while needed, have a suitable corrosion rate, and completely dissolve into the body once their purpose is fulfilled. They must be biocompatible, non-toxic, hypoallergenic, and non-inflammatory.
Zinc is a necessary component of the human body. It is biocompatible, antibacterial, and supports bone formation. The goal of this research is to create a composite material out of zinc and PLA, a biocompatible thermoplastic polymer, for 3D printing customized implants to replace low-weight-bearing bones. The project has three sub-goals: (i) creating filaments with varying zinc concentrations; (ii) printing models using fused deposition modelling (FDM) technology; and (iii) characterizing the mechanical, in vitro, and corrosion properties of the printed models.