生体適合性 3D プリントの概要

生体適合性 3D プリンティングは、生体組織と密接に接触して機能したり、生体系の一部を代替したりできる天然または合成材料である生体適合性材料または生体材料を使用します。生体適合性材料は、体のあらゆる組織、臓器、または機能を評価、治療、増強、または置換するための生物学的に活性なシステムと連携するように設計されています。

たとえば、生体材料は、関節、縫合糸、骨プレート、および義歯、補聴器、ペースメーカーなどの医療機器に使用されます。インプラントの製造に使用される生体材料には、体内での長期使用に適した重要な望ましい特性が含まれている必要があります。それ自体が拒否されることなく。

材料規制

ISO 10993 (機器試験の国際規格) は、より広範なリスク管理とリスク低減戦略の一環として、生体適合性材料をどのように使用および試験できるかについてのガイダンスを提供します。たとえば、これらのテストでは、材料に毒性がないことや、皮膚に刺激を与えないことが保証されます。ここでは、ISO 10993 規制に関する詳細なガイドラインを見つけることができます。

生体適合性材料の 3D プリント

ほとんどの 3D プリント技術は、生体適合性プラスチック、エラストマー、金属を試作品や機能部品に効果的に使用できます。他の製造技術と比較して、生体適合性材料の 3D プリントは、複雑さとカスタマイズの点で優れた可能性を提供します。これは、医療業界にとって非常に重要です。たとえば、一般に市販されている補聴器は、特定の耳に快適にフィットしない場合があります。そのような場合、最近では耳の寸法に合わせてカスタムプリントすることが現実的です.

Xometry で利用可能な生体適合性 3D プリント材料オプション

ポリアミド 12 (ナイロン PA)

軽量で耐食性、耐薬品性に​​優れた汎用性の高い素材です。また、高い引張強度と衝撃強度を備えた丈夫で柔軟です。ナイロン PA12 は、エチレンオキシド、化学薬品、ガンマ線照射、ガス プラズマ、および蒸気オートクレーブを使用して滅菌できます。 MJF、SLS、および FDM 3D 印刷を使用して印刷されます。医療グレードの素材であるナイロン PA-12 は、ISO-10993 の認定を受け、テストされた USP クラス I-IV です。補綴物や髄内ロッドで一般的に使用されています。

シリコーン (Sil 30)

シリコーン 30 は、耐熱性、耐引裂性、および柔軟性の高い生体適合性エラストマーです。これは、呼吸マスクなど、皮膚に接触するウェアラブルの製造に一般的に使用されています。 ISO 10993-5 および 10993-10 に準拠しています。シリコーンは Carbon DLS 3D 印刷を使用して印刷できます。

CE 221

シアン酸エステル (CE 221) は、その剛性、高温、および耐薬品性で知られています。 ISO 10993-5 に従ってテストされており、生体適合性があります。蒸気オートクレーブ、エチレンオキシド (EtO)、ガンマ線照射、電子線で滅菌されています。それらは、例えば、作るのに使用することができます。カテーテルと注射器.

EPX 82

Epoxy 82 は生体適合性があり、化学的安定性、熱的安定性、UV 安定性に優れているため、幅広い用途に対応する多様で用途の広い材料となっています。その耐衝撃性と耐熱性により、温度サイクル耐久性も考慮されているため、さまざまな温度での連続使用に適しています。その高解像度により、正確で正確な設計も可能になります。 ISO 10993-5 および -10 に従って毒性および刺激性についてテストされ、蒸気オートクレーブ、エチレンオキシド (EtO)、ガンマ線照射、電子線を使用して滅菌されています。 Carbon DLS 3D 印刷を使用して印刷されます。

RPU 70

硬質ポリウレタン 70 は、高強度、機能的靭性、高延性を備えた素材です。 Carbon DLS 3D 印刷で 3D 印刷でき、ISO 10993-5 および 10993-10 に準拠し、生体適合性があります。蒸気オートクレーブ、エチレンオキシド (EtO)、ガンマ線照射、電子線を使用して滅菌されます。

FPU 50

FPU 50 は、弾性を内蔵した半硬質の素材で、摩耗、疲労、衝撃に強い素材です。 FPU 50 は生体適合性があり、ISO 10993-5 による生体適合性の要件に合格しています。エチレンオキシド（EtO）、ガンマ線照射、電子線を使用して滅菌でき、医療用途に適合しています。 Carbon DLS 3D 印刷を使用して印刷されます。

真のシリコーン

True Silicone は、3D プリントに使用できる唯一の 100% 純粋なシリコン素材です。 4 つのさまざまなショア硬度オプション (A20、A35、A50、A60) で、高性能の生体適合性 3D プリントを作成できます。 True Silicone は ISO 10993 規格に準拠しています。この材料は現在、産業用、個人用、および医療用製品の分野で広く使用されています。この資料は、Stereolithography (SLA) を使用して印刷できます。

ABS M30i

ABS M30i は、医療業界で広く使用されているもう 1 つの熱可塑性樹脂です。生体適合性に加えて、ガンマ線照射、エチレンオキシド、ガスプラズマによる滅菌も可能です。 ISO 認定および USP クラス I ～ IV のこの材料は、医療機器や詳細な解剖学的モデルの製造によく使用されます。補綴物にも使用できます。 ABS M30i は強靭で、高い引張強度と衝撃強度を備えています。 FDM を使用して印刷されます。

PC ISO

この材料は、金型、プロトタイプ、カスタム サージカル ガイドの作成に一般的に使用されます。 PC ISO はナイロン PA12 よりも仕上げの品質が劣りますが、強度と耐熱性があり、高い引張り強度があります。 PC ISO は、短期ではあるが生体適合性もあり、ガンマ線照射とエチレンオキシドで滅菌できます。 PC ISO は FDM 経由で印刷されます。

ポリエーテルイミド (ULTEM 1010)

ULTEM 1010 は、他の FDM 熱可塑性樹脂と比較して、熱と化学薬品に対して最も強く、最も耐性があるものの 1 つです。また、生体適合性が高く、ガンマ線照射、エチレンオキシド、ガスプラズマ、蒸気オートクレーブを使用して滅菌できます。 ULTEM 1010 は、サージカル ガイド、試作品、人工装具の印刷に使用されます。

ステンレス鋼 (17-4PH)

ステンレス鋼は、生体適合性があり、さまざまな方法で滅菌できる高強度の金属です。ただし、その耐食性は短期的なものであり、特にインプラントの場合、チタンやコバルト クロムよりも好ましくありません。この材料は、手術器具や一時的なインプラントに最適です。直接金属レーザー焼結技術 (DMLS) を使用して印刷できます。

結論

生体適合性材料と組み合わせたアディティブ マニュファクチャリングは、医療機器、インプラント、個人用ウェアラブルの製造に大きな可能性をもたらします。 Xometry のオンデマンド 3D プリント サービスを使用すると、必要な量の生体適合性 3D プリントを最大 3 日で入手できます。 CAD モデルをアップロードして、必要な製造オプションを選択するだけです。

インフォグラフィックで、医療業界における 3D プリントの使用の詳細をご覧ください。