Пермские ученые исследуют 3D-печать «растущих» протезов

Детям из-за постоянного роста приходится менять протезы каждые 6-18 месяцев. Сейчас практически не существует гильз, которые бы «откликались» на изменения конечности. Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) изучают особые конструкции, способные со временем растягиваться, что позволит растущим детям дольше носить протезы.

Разработка основана на использовании ауксетиков, сообщает пресс-служба вуза на портале Naked Science. Благодаря особому строению такие структуры уменьшаются в размерах при сжимающих нагрузках и увеличиваются при растяжении. Ауксетики состоят из специально спроектированных элементарных ячеек и образуют решетчатые структуры, напоминающие измененные пчелиные соты. Такие структуры можно воспроизводить с помощью аддитивных технологий.

Ауксетики обладают адаптационными свойствами, которые могут применяться при проектировании гильз протезов. Подобные структуры уже используют в разработке новых типов стентов — специальных конструкций для расширения и поддержания открытыми суженных или заблокированных артерий.

Ученые ПНИПУ разработали и построили 3D-модели такого материала, а затем напечатали образцы на 3D-принтере. Полученные образцы испытали на растяжение, чтобы установить, соответствуют ли свойства материала спроектированной модели. Другими словами, политехники определяли, можно ли заранее путем изменения параметров структуры настроить нужные характеристики для частей будущего протеза. Исследование показало, что 3D-модели правильно имитируют механическое поведение образцов при деформации.

На следующем этапе ученые поместили в пустоты образцов наполнитель, позволяющий контролировать отклик структуры гильзы протеза на внешние воздействия. Исследователи присваивали наполнителю различные свойства и изучали, как они влияют на поведение всей конструкции ауксетика — возможность материала, а в будущем и протезов, адаптироваться, пропорционально расширяясь или уменьшаясь.

«Существует необходимость фундаментального понимания как наполнитель влияет на жесткость и прочность композитов с ауксетичной решеткой, а также как именно с помощью его параметров можно менять адаптационные характеристики, в том числе для гильз экзопротезов. Главное преимущество материала в том, что для каждого пациента и для каждого типа индивидуального биомедицинского изделия подбирается своя комбинация ауксетичной решетки и наполнителя с выбранными свойствами», — рассказал ведущий научный сотрудник лаборатории «Механика биосовместимых материалов и устройств» Михаил Ташкинов.

Исследование поможет в контроле отклика элементов экзопротезов, улучшении комфорта пациентов, а также совершенствовании технологий создания детских протезов. Изучение ауксетичных свойств материалов расширит сферу их применения в биомедицинской сфере.

Результаты исследования опубликованы в журнале Polymers.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.