3D-print implantaat bevordert botgroei (video)

Rond het jaar 2020 stijgt het wereldwijde aantal heupprothesen naar verwachting tot 2,5 miljoen per jaar. Zo’n tien procent van deze implantaten zal, met de huidige gebruikte technieken, binnen tien jaar niet meer goed verankerd zitten in het lichaam. Voor prof. Amir Zadpoor van de TU Delft een drijfveer om te zoeken naar een wijze waarop dit voorkomen kan worden. Die denkt hij nu gevonden te hebben met behulp van het auxetische meta-biomateriaal.

Zijn onderzoeksgroep ontwikkelde een meta-implantaat dat conventioneel meta-biomateriaal combineert met auxetisch meta-biomateriaal. In tegenstelling tot natuurlijke materialen heeft auxetisch meta-biomateriaal een negatieve Poisson’s ratio, wat betekent dat het materiaal zijdelings uitzet (het wordt dikker) wanneer het wordt uitgerekt. Hierdoor kan het zorgen voor een betere verankering in het lichaam.

Titanium

Meta-biomaterialen zijn de biomedische variant van zogenaamde metamaterialen, die ongewone eigenschappen vertonen die niet in de natuur voorkomen. Ze kunnen onzichtbaar zijn, uitermate sterk maar toch extreem licht, of vertonen een negatieve thermische uitzetting. Zadpoor: "Auxetisch meta-biomateriaal, dat met simpele geometrie en het gebruik van titanium tot stand komt, heeft de bijzondere mechanische eigenschap dat het uitzet wanneer er druk op komt. Dat maakt het uitermate geschikt als aanvulling op materialen die juist het tegenovergestelde doen. Als iemand met een heupimplantaat bijvoorbeeld wandelt dan ontstaan er diverse krachten op de prothese. In geval van een te hoge druk aan één kant van de prothese kan het voorkomen dat er aftrekking van het bot plaatsvindt."

Zadpoor heeft tot dusver in een experiment een implantaat belast met verticale krachten naar beneden, omgeven door een speciaal schuim met de mechanische eigenschappen van bot. Klinische tests hebben nog niet plaatsgevonden.