Príjemca, Strojnícka fakulta Technickej univerzity v Košiciach, realizoval v roku 2017 nasledovné:
a) návrh počítačových CAD modelov vzoriek pre aditívnu výrobu na biomechanické testovanie a predklinické testovanie v rámci prípadových štúdií
b) aditívnu výrobu navrhnutých modelov na prenajatom zariadení VSHAPER PRO srôznych druhov materiálov so skupiny PEEK a ich derivátov
c) riešenie úloh spojených s nedeštruktívnym (skenovanie, mikroskopia) a deštruktívnym testovaním – numerické (biomechanická simulácia zameraná na kompresný axiálny tlak) a experimentálne (tlaková skúška) biomechanické testovanie navrhnutých avyrobených vzoriek z materiálu PEEK ajeho derivátov
d) predklinické testovanie aditívne vyrobených implantátov na mieru v rámci prípadových svytvorením metodiky testovania
Spoluprijímateľ, Združená tkanivová banka LF UPJŠ, Košice realizoval v druhom roku nasledovné:
a) zapojenie sa do procesu návrhu vzoriek pre testovanie cytotoxicity
b) realizovanie testov cytotoxicity vzoriek z PEEK materiálov (filamenty na mezenchýmových stromálnych bunkách (toxický vplyv na morfológiu, cytoskolet, viabilitu a proliferáciu MSB in vitro)
c) riešenie úloh spojených s výberom testovacích metód a postupov, ktoré boli použité na experimentálne testovanie navrhnutých avyrobených vzoriek z materiálu PEEK ajeho derivátov
Spoluprijímateľ, Lekárska fakulta UK v Bratislave realizoval v prvom roku nasledovné:
a) podieľanie sa na príprave požiadaviek pre predklinické testovanie v rámci prípadových štúdií
b) zapojenie sa do procesu návrhu implantátov z filamentov, ktoré boli na mieru vyrobené a obstarané od externého dodávateľa,
Výroba bola realizovaná:
– z materiálov PEEK (komerčný filament), PEEK (vyrobený filament), na prenajatom zariadení skonštruovanom na princípe technológie FFF a Ti technológiou SLS
Obr. 1 Topologicky optimalizovaný dizajn implantátu vyrobý z materiálu PEEK (vľavo), z materiálu Ti (vpravo)
Boli navrhnuté ďalšie konštrukčné riešenia iných implantátov na mieru, ktoré boli následne vyrobené. Jednalo sa o modely skúšobných anatomických náhrad na mieru – segmentov skeletu králika určených na predklinické testovanie v rámci prípadových štúdií. V rámci modelovania a výberu materiálovej kompozície sa počítalo s implementáciou prítomnosti markerov na základe translucencie materiálu PEEK.
– biomechanické numerické simulácie a skúšky digitálnych modelov implantátov z materiálu PEEK a jeho derivátov korešpondujúcich s reálnymi vyrobenými modelmi,
Obr. 6 Numerické biomechanické testovanie cervikálnych implantátov v rámci simulácií
Obr. 2 Implantát vyrobený na mieru pre predklinické testovanie v rámci animálnych prípadových štúdií
Boli vyrobené testovacie vzorky na ťahovú skúšku s poréznou štruktúrou, ktoré budú v roku 2018 testované experimentálne a takisto bude vytvorený simulačný model, ktorý pomôže pri ladení simulácií s iných tvarov implantátov s rovnakou poréznou štruktúrou.
Obr. 3 Testovacia vzorka na statickú skúšku v ťahu (dog bone) vyrobená podľa normy ASTM D638-03 z materiálu PEEK s poréznou štruktúrou
V roku 2017 boli takisto pripravené testovacie vzorky pre testy biokompatibility a viability buniek, ktoré boli v tomto roku aj zrealizované.
Obr. 4 Aditívne vyrobené vzorky z materiálu PEEK určené na laboratorne testovanie na humánnom bunkovom modeli v in vitro podmienkach
– vstup do predklinického testovania – testovanie vyrobených implantátov z materiálu PEEK a jeho derivátov na animálnych subjektoch – králikoch s dôrazom na proces osteointegrácie s následným pooperačným sledovaním, ktoré bude finálne dokončené v roku 2018. Po ukončení sledovania bude nutné histologické testovanie osteointegrácie, ktoré bude nutné implementovať aj do rozpočtu.
Obr. 7 Predklinické testovanie v rámci prípadovej štúdie králika s pooperačným sledovaním po 2 týždňoch
