Aditivní výroba v podobě trojrozměrného tisku je v dnešní době velmi slibná technologie pro oblasti regenerativní medicíny a tkáňového inženýrství. Vzrůstající popularita této technologie v biomedicínské komunitě je dána všestranností z hlediska přístupu ke zpracování, výběru materiálů a konečného designu. Díky možné kontrole strukturálních a kompozičních rysů na makro- a mikroskopické úrovni a vysoké reprodukovatelnosti se trojrozměrný tisk stává technologickou volbou pro výrobu biologicky rozložitelných zdravotnických prostředků. S možností využití celé palety termoplastických biodegradabilních polymerů s rozmanitými vlastnostmi je předmětem současných výzkumů především technologie tisku na bázi depozice extrudovaného termoplastického polymeru - FDM/FFM. Jedním z těchto termoplastických polymerů je polydioxanon, biodegradabilní polyester s velmi dobrými mechanickými vlastnostmi, díky nimž je využitelný v oblasti ortopedických implantátů. V současné době neexistují ucelené publikované studie popisující zpracování polydioxanonu 3D tiskem a moldingem. S ohledem na velmi omezenou dostupnost tohoto polymeru
v kvalitě umožňující jeho humánní použití v medicíně je cílem této práce využití již běžně používaného polydioxanonového chirurgického monofilamentu pro aditivní výrobu zaměřenou v konečné fázi na ortopedické dlahy. V rámci této práce byly provedeny testy zpracovatelnosti, mechanicko-strukturní charakterizace
a biokompatibility vzorků vyrobených metodou trojrozměrného tisku v porovnání
s metodou vysokotlakého vstřikování.
Anotace v angličtině
Nowadays, Additive manufacturing in the form of three-dimensional printing is a very promising technology for the fields of regenerative medicine and tissue engineering. The growing popularity of this technology in the biomedical community is due to its versatility in terms of approach to processing, choice of materials and final design. Thanks to the possible control of structural and compositional features at the macro- and microscopic level and high reproducibility, three-dimensional printing is becoming a technological choice for the production of biodegradable medical devices. With the possibility of using a whole range of thermoplastic biodegradable polymers with various properties, the subject of current research is mainly printing technology based on the deposition of extruded thermoplastic polymer - FDM / FFM. One of these thermoplastic polymers is polydioxanone, a biodegradable polyester with very good mechanical properties, thanks to which it can be used in the field of orthopedic implants. At present, there are no comprehensive published studies describing the processing of polydioxanone by 3D printing and injection molding. Given the very limited availability of this polymer in a quality enabling its human use in medicine, the aim of this work is to use the already commonly used polydioxanone surgical monofilament for additive production focused in the final stage on orthopaedic plates. Within this work, tests of processability, mechanical-structural characterization and biocompatibility of samples produced by the method of three-dimensional printing
in comparison with the method of high-pressure injection molding were performed.
Klíčová slova
3D tisk, Biodegradabilní polymery, Polydioxanon, Ortopedické implantáty
Klíčová slova v angličtině
3D printing, Biodegradable polymers, Polydioxanone, Orthopedic implants
Rozsah průvodní práce
100
Jazyk
CZ
Anotace
Aditivní výroba v podobě trojrozměrného tisku je v dnešní době velmi slibná technologie pro oblasti regenerativní medicíny a tkáňového inženýrství. Vzrůstající popularita této technologie v biomedicínské komunitě je dána všestranností z hlediska přístupu ke zpracování, výběru materiálů a konečného designu. Díky možné kontrole strukturálních a kompozičních rysů na makro- a mikroskopické úrovni a vysoké reprodukovatelnosti se trojrozměrný tisk stává technologickou volbou pro výrobu biologicky rozložitelných zdravotnických prostředků. S možností využití celé palety termoplastických biodegradabilních polymerů s rozmanitými vlastnostmi je předmětem současných výzkumů především technologie tisku na bázi depozice extrudovaného termoplastického polymeru - FDM/FFM. Jedním z těchto termoplastických polymerů je polydioxanon, biodegradabilní polyester s velmi dobrými mechanickými vlastnostmi, díky nimž je využitelný v oblasti ortopedických implantátů. V současné době neexistují ucelené publikované studie popisující zpracování polydioxanonu 3D tiskem a moldingem. S ohledem na velmi omezenou dostupnost tohoto polymeru
v kvalitě umožňující jeho humánní použití v medicíně je cílem této práce využití již běžně používaného polydioxanonového chirurgického monofilamentu pro aditivní výrobu zaměřenou v konečné fázi na ortopedické dlahy. V rámci této práce byly provedeny testy zpracovatelnosti, mechanicko-strukturní charakterizace
a biokompatibility vzorků vyrobených metodou trojrozměrného tisku v porovnání
s metodou vysokotlakého vstřikování.
Anotace v angličtině
Nowadays, Additive manufacturing in the form of three-dimensional printing is a very promising technology for the fields of regenerative medicine and tissue engineering. The growing popularity of this technology in the biomedical community is due to its versatility in terms of approach to processing, choice of materials and final design. Thanks to the possible control of structural and compositional features at the macro- and microscopic level and high reproducibility, three-dimensional printing is becoming a technological choice for the production of biodegradable medical devices. With the possibility of using a whole range of thermoplastic biodegradable polymers with various properties, the subject of current research is mainly printing technology based on the deposition of extruded thermoplastic polymer - FDM / FFM. One of these thermoplastic polymers is polydioxanone, a biodegradable polyester with very good mechanical properties, thanks to which it can be used in the field of orthopedic implants. At present, there are no comprehensive published studies describing the processing of polydioxanone by 3D printing and injection molding. Given the very limited availability of this polymer in a quality enabling its human use in medicine, the aim of this work is to use the already commonly used polydioxanone surgical monofilament for additive production focused in the final stage on orthopaedic plates. Within this work, tests of processability, mechanical-structural characterization and biocompatibility of samples produced by the method of three-dimensional printing
in comparison with the method of high-pressure injection molding were performed.
Klíčová slova
3D tisk, Biodegradabilní polymery, Polydioxanon, Ortopedické implantáty
Klíčová slova v angličtině
3D printing, Biodegradable polymers, Polydioxanone, Orthopedic implants
Zásady pro vypracování
1. Seznámení se s danou problematikou.
2. Vypracování rešerše na dané téma.
3. Provedení testů zpracovatelnosti polydioxanonového filamentu metodami třírozměrného tisku a vstřikování do formy.
4. Provedení mechanicko-strukturní a chemicko-fyzikální charakterizace vzorků.
5. Realizace laboratorních testů biokompatibility, případně řízené degradace.
Zásady pro vypracování
1. Seznámení se s danou problematikou.
2. Vypracování rešerše na dané téma.
3. Provedení testů zpracovatelnosti polydioxanonového filamentu metodami třírozměrného tisku a vstřikování do formy.
4. Provedení mechanicko-strukturní a chemicko-fyzikální charakterizace vzorků.
5. Realizace laboratorních testů biokompatibility, případně řízené degradace.
Seznam doporučené literatury
\par1. {Chhaya MP, Poh PSP, Balmayor ER, Van Griensven M, Hutmacher DW. Additive manufacturing in biomedical sciences and the need for def- initions and norms, Expert Rev Med Devices, 2015.}
\par2. {Gold SA, Strong R, Turner BN. A review of melt extrusion additive manufacturing processes: I. Process design and modeling, Rapid Prototyp J, 2014.}
\par3. {Gunatillake PA and Adhikari R. Biodegradable synthetic polymers for tissue engineering. eCM, 2003.}
\par4. {Middleton JC and Tipton AJ. Synthetic biodegradable polymers as orthopedic devices. Biomaterials, 2000.}
\par5. {Lanza R, Langer R and Vacanti JP. Principles of tissue engineering. 4th ed. Cambridge, MA: Academic Press, 1985.}
\par6. {Holland SJ, Tighe BJ and Gould PL. Polymers for biodegradable medical devices. 1. The potential of polyesters as controlled macromolecular release systems. J Control Release, 1986.}
Seznam doporučené literatury
\par1. {Chhaya MP, Poh PSP, Balmayor ER, Van Griensven M, Hutmacher DW. Additive manufacturing in biomedical sciences and the need for def- initions and norms, Expert Rev Med Devices, 2015.}
\par2. {Gold SA, Strong R, Turner BN. A review of melt extrusion additive manufacturing processes: I. Process design and modeling, Rapid Prototyp J, 2014.}
\par3. {Gunatillake PA and Adhikari R. Biodegradable synthetic polymers for tissue engineering. eCM, 2003.}
\par4. {Middleton JC and Tipton AJ. Synthetic biodegradable polymers as orthopedic devices. Biomaterials, 2000.}
\par5. {Lanza R, Langer R and Vacanti JP. Principles of tissue engineering. 4th ed. Cambridge, MA: Academic Press, 1985.}
\par6. {Holland SJ, Tighe BJ and Gould PL. Polymers for biodegradable medical devices. 1. The potential of polyesters as controlled macromolecular release systems. J Control Release, 1986.}
Přílohy volně vložené
0 příloh
Přílohy vázané v práci
-
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Průběh obhajoby je zveřejněn pouze přihlášenému uživateli.