Ученые Пермского Политеха разработали новый способ печати стентов

3D-печать — это передовой метод создания специальных медицинских устройств — стентов. Последние помогают лечить ишемическую болезнь сердца. Такие имплантаты должны быть прочными и гибкими, а также хорошо совмещаться с тканями организма.

Ученые из Пермского Политеха придумали новый способ печати стентов из кобальта и хрома. Он состоит из двух этапов и позволяет создавать более надежные модели, а также ускоряет процесс их производства.

Ишемическая болезнь сердца — одно из самых распространенных заболеваний, которое приводит к смерти и инвалидности среди взрослых.

Для лечения этого заболевания врачи используют специальные металлические каркасы — стенты. Их устанавливают в сосуд в том месте, где он сужен, чтобы восстановить кровоток и уменьшить риск осложнений.

Качество стентов должно быть очень высоким, поэтому важно использовать правильную технологию их изготовления. В последние 10 лет для создания стентов используют лазерную резку. Но все более популярным становится другой метод — селективное лазерное плавление. Он позволяет создавать индивидуальные изделия со сложной структурой из металла. Однако пока мало известно о том, как этот метод используется для производства стентов.

Ученые разработали двухэтапную технологию селективного лазерного плавления сердечно-сосудистых стентов из кобальт-хромового сплава и определили наиболее подходящие режимы их изготовления.

Перед тем как напечатать стент, нужно создать его 3D-модель и проверить свойства материала — металлического порошка.

Для изготовления медицинских имплантатов часто используют сплав кобальта и хрома. Он не токсичен, не вызывает аллергии, прочен и долговечен. Важно, чтобы он сохранял все эти свойства и не содержал вредных примесей, — объяснил Алексей Кучумов, ученый из Пермского Политеха.

Сначала ученые провели расчеты на компьютере, чтобы понять, какой размер должен быть у стента и как глубоко нужно использовать лазер для его плавления.

Это важно, потому что если параметры будут неправильными, то стент получится слишком тонким и непрочным или же не будет соответствовать трехмерной модели.

Мы также рассчитали, как тепло будет распределяться во время плавления, чтобы процесс был равномерным. Благодаря компьютерному моделированию нам не пришлось проводить много экспериментов, чтобы найти подходящие настройки для печати имплантатов, — рассказал Андрей Дроздов, старший преподаватель кафедры «Инновационные технологии машиностроения» и научный сотрудник лаборатории биожидкостей ПНИПУ.

На втором этапе политехники приступали к самому изготовлению стента селективным лазерным плавлением с учетом тех значений, которые были рассчитаны на первом этапе.

Мы провели эксперимент и выяснили, какие настройки печати самые лучшие. Учитывали, как долго деталь будет находиться под лазерным лучом, расстояние между точками, на которые падает лазерный луч, и мощность лазера.

Самые подходящие режимы: 40 микросекунд при расстоянии 15 микрометров или 60 микросекунд при 10 микрометрах. Мощность должна быть 40 или 42,5 Вт.

Неподходящие режимы — 20 микросекунд при расстоянии от 5 до 15 микрометров. Если использовать эти настройки, у напечатанных деталей будет много дефектов — пор и трещин, — рассказала Полина Килина, доцент кафедры «Инновационные технологии машиностроения», ведущий научный сотрудник лаборатории биожидкостей ПНИПУ, кандидат технических наук.

Новый способ печати имплантатов называется двухэтапной технологией селективного лазерного плавления. Этот метод может заменить производство микротрубок и лазерную микрорезку.

Результаты опубликованы в журнале Materials.

18.11.2024