Основные статьи:
2023: Изготовление самоадаптирующегося файла при помощи селективного лазерного плавления
Российские ученые НИТУ МИСИС и Сколковского института науки и технологий впервые предложили изготавливать важный стоматологический инструмент – самоадаптирующийся файл для очистки зубных каналов – при помощи аддитивных технологий, а именно - селективного лазерного плавления (СЛП). Как рассказали Zdrav.Expert представители МИСИС 17 января 2023 года, исследователи достигли высокой разрешающей способности технологии СЛП (порядка 100 мкм), и в ряде случаев предложенная учеными технология позволит сократить и удешевить производство инструментов.
Нередко причиной возникновения зубной боли могут быть воспаления во внутренних тканях зуба, которые находятся в корневых каналах. Во избежание распространения инфекции, проводится эндодонтическая операция, при которой врач очищает корневой канал от инфекции и проводит дезинфекцию образовавшейся полости при помощи стоматологического файла.
С помощью классических файлов обрабатывать каналы неправильной и сложной формы, например, С-образной, весьма затруднительно, поэтому врачам приходилось расширять канал за счет удаления дентина, иногда оставляя значительное количество инфицированных тканей внутри зуба.Облачные сервисы для бизнеса: особенности рынка и крупнейшие поставщики. Обзор TAdviser 7.3 т
Ситуация изменилась, когда появилась инновационная система САФ – самоадаптирующийся файл, который представляет собой небольшую трубку, внутри которой находится плоская сеточка с повышенной гибкостью, благодаря чему файл может подстраиваться практически под любую анатомическую форму канала, пояснили в МИСИС.
Самоадаптирующиеся файлы изготавливают из никелида титана – устойчивого к коррозии материала с высокой биосовместимостью и со сверхупругими свойствами, при помощи лазерной резки. Однако ввиду особенности формы инструмента, в результате производства заготовки получается довольно много отходов, и дорогой материал используется очень неэффективно.
В предложенном российскими учеными методе СЛП, вместо «удаления» большого количества материала из заготовки, предполагается его послойное «добавление» при печати. Таким образом, за счет возможности многократного использования порошка количество отходов сократится до 70%, подсчитали в МИСИС и «Сколтехе».
|
| «Основная задача данного исследования – изучить возможности использования технологии для прямого лазерного выращивания специальных стоматологических инструментов. Сложность заключалась в том, что традиционные методы 3D-печати не приспособлены для производства изделий с размерным фактором менее 200-300 мкм, в то время как структурный элемент стоматологического файла меньше – порядка 100 мкм. Мы предложили свой алгоритм слайсера для печати единичными векторами, который увеличивает разрешающую способность технологии до ее физического предела, если не брать в расчет аппаратные модификации классических СЛП установок», – пояснил соавтор исследования Станислав Чернышихин, аспирант Сколковского института науки и технологий.
|
|
3D-принтер, на котором производилась печать инструментов
Ученые изготовили прототипы эндодонтических самоадаптирующихся файлов из никель-титанового сплава и продемонстрировали возможность изготовления инструмента по технологии СЛП, также произвели оптимизацию технологических параметров и выполнили механические испытания для достижения необходимых функциональных свойств изделия.
|
| «Объект для печати разделяется на отдельные слои толщиной порядка 30 микрон и для каждого слоя выполняется одинаковый цикл: порошок наносится тонким слоем в зону построения, лазер сканирует данный слой, локально сплавляя порошок, а платформа построения опускается на толщину слоя. Таким образом, мы послойно наращиваем объект заданной формы. Данная технология позволяет изготавливать изделия сложной геометрии, в том числе имеющие внутреннюю пористость, и проводить печать из некоторых материалов, которые сложно обрабатывать, например, никелевые суперсплавы», – уточнил соавтор исследования, научный сотрудник лаборатории «Катализ и переработка углеводородов» Университета МИСИС, Иван Пелевин.
|
|
По словам исследователей, другим возможным применением данной технологии могут стать персонифицированные сверхупругие стенты для коронарных сосудов. Как и в случае стоматологических файлов, стенты обладают сложной геометрией, и элементами конструкции порядка 100 мкм. Однако для стентов необходимы довольно глубокие исследования усталостных характеристик, биосовместимости и деградации сверхупругости для напечатанного материала из-за непосредственного вмешательства в тело человека в ходе стентирования.
В будущем ученые планируют значительно расширить исследования механических свойств изделий для детального сравнения напечатанных изделий с файлами, полученными по классической технологии – лазерной резке. В ближайшее время полученные файлы будут протестированы учеными из МГМСУ на зубных макетах.
Заявка по патенту на изобретение на данном этапе проходит финальную экспертизу. Исследования проводились при поддержке фонда РФФИ (20-51-56011) и Программы трансляционных исследований и инноваций «Сколтеха». Результаты исследования опубликованы в журнале Materials.