Hoppa till innehåll
EN In english

Biodegraderbara magnesiumlegeringar, producerade via PBF-LB

Diarienummer
FID17-0028
Projektledare
Mellin, Pelle
Start- och slutdatum
190101-231231
Beviljat belopp
2 500 000 kr
Förvaltande organisation
Swerea KIMAB AB
Forskningsområde
Materialvetenskap och materialteknologier

Summary

Additive manufacturing (AM) has facilitated the production of patient-specific implants. However, 3D-printed material available today for metallic implants are non-degradable materials such as titanium alloys. Herein, we propose the development of 3D-printable, degradable alloys, based on magnesium, a promising metal for orthopedic applications. A degradable material could permit a decreased risk for implant-associated infections, as well as extended treatment use to the younger, growing population. A materials screening using numerical studies will be employed in order to predict properties of promising alloy compositions. Powders adequate for 3D-printing will be developed, as well as process parameters adapted for printing of these alloys using Powder Bed Fusion with Laser Beam (PBF-LB). General as well as application-specific characterization of the materials will be performed, such as degradation and biocompatibility studies, for input into the material development as an iterative loop. The project is expected to result in enhanced knowledge on processing of magnesium-based alloys for additive manufacturing, relevant also to other applications, as well as promising biomaterial specifications for further preclinical evaluation. The end goal of 3D-printable, degradable alloys is expected to greatly benefit patients in terms of patient-specific implant provision, a reduced risk for infections as well as increased possibilities for treatment of younger patients.

Populärvetenskaplig beskrivning

Additiv tillverkning, eller 3D-printning, har underlättat framställningen av patient-specifika implantat, dvs implantat som är (främst) strukturellt anpassade till den enskilda patienten. Nuvarande metaller tillgängliga för 3D-utskrivning är dock gjorda av traditionella, icke-nedbrytbara material såsom titan-baserade legeringar. I detta projekt föreslår vi utveckling av utskrivningsbara, nedbrytbara legeringar baserade på magnesium, en lovande metall för tillämpningar i kroppen. Ett nedbrytbart material skulle kunna ge en minskad risk för implantat-relaterade infektioner, eftersom materialet försvinner över tid och gradvis ersätts av kroppens egna material, såväl som utökade behandlingsmöjligheter av den yngre, växande befolkningen, där ett implantat som försvinner eller kan anpassas till den växande kroppen behövs. Möjliga materialkombinationer kommer att utvärderas med hjälp av datorstudier där tidigare data och teorier sätts samman för att förutspå nya materials egenskaper. Pulver som är lämpliga för 3D-printning kommer sedan att utvecklas och tillverkas. Lämpliga processparametrar anpassade för utskrift med hjälp av en laserstrålteknik kommer sedan att utvecklas. Generella såväl som tillämpningsanpassade materialkaraktäriseringar kommer att göras, t.ex. nedbrytnings- och cellstudier, för input till materialutvecklingen som en iterativ loop. Projektet förväntas resultera i utökad kunskap om framställning av magnesium-baserade legeringar för additiv tillverkning generellt, men särskilt resultera i lovande biomaterialspecifikationer för framtida utvärdering i modeller som ligger närmare klinik. Slutmålet med utskrivningsbara, nedbrytbara legeringar förväntas vara till stor nytta för patienter i form av patient-specifika implantat, en minskad risk för infektioner, samt ökade möjligheter för behandling av yngre patienter.