Nieuws

Geprinte meniscus

Arjen Dijkgraaf |
Geneeskunde & Immunologie, Materialen & Coatings, Organische chemie

Met een mix van twee hydrogels, nanokleideeltjes en een goedkope 3D-printer kun je reservemeniscussen op maat fabriceren die vrijwel net zo degelijk zijn als echt kraakbeen. Benjamin Wiley en collega’s van Duke University in Durham, North Carolina, presenteerden het recept zojuist in ACS Biomaterials Science and Engineering.

Zo’n hydrogel is een netwerk van hydrofiele polymeren, gevuld met water. De structuur lijkt wel een beetje op die van kraakbeen, dus het idee om ze als kraakbeenvervanger te gebruiken ligt voor de hand. Maar tot nu toe lukte het niet om qua mechanische eigenschappen zelfs maar in de buurt te komen. En als je een niet-uitgeharde hydrogel door een 3D-printkop perst, blijft het waterige spul niet liggen maar loopt het alle kanten op.

Dat laatste probleem heeft Wileys promovendus Feichen Yang verholpen door nanodeeltjes van gelaagd silicaat toe te voegen. De kleideeltjes maken de mix van water en polymeer shear thinning: de viscositeit wordt afhankelijk van de afschuifkrachten die je er op uitoefent. Onderweg in de printkop zijn die krachten hoog en is het materiaal vloeibaar, maar zodra het er uit komt wordt het zo taai dat het netjes blijft liggen. Na het printen fixeer je het werkstuk door de polymeerketens te crosslinken onder invloed van uv-licht.  

De mechanische eigenschappen van de zo ontstane hydrogel stel je vervolgens in door het water te vervangen door een tweede mix van water en polymeer, en die eveneens met uv uit te harden. Zo krijg je twee door elkaar gevlochten netwerken. De stijfheid van elk netwerk hangt af van het aantal crosslinks, en dus van de hoeveelheid crosslinker die je aan de mix toevoegt.

In de praktijk gebruik je voor beide netwerken dezelfde polymeren, namelijk polyacrylamide met poly-2-acrylamido-2-methylpropaansulfonaat als crosslinker, maar je zorgt dat het ene netwerk heel stijf is om de drukkrachten in een knie op te vangen, en het andere heel rekbaar voor de benodigde flexibiliteit.

Volgens de auteurs kan het resultaat meer hebben dan runderkraakbeen waaraan vergelijkende metingen zijn gedaan.

Voor een simpele meniscus heb je in principe voldoende aan het goedkoopste model 3D-thuisprinter en een CT-scan van je beschadigde knie. Maar Yang denkt dat je beter een duurdere kunt nemen, die met verschillende materialen tegelijk kan printen. Zo kun je een echte meniscus, die binnenin stijver is dan aan de buitenkant, nog nauwkeuriger imiteren.

bron: Duke University

Deel deze pagina
C2W zoekt stagiairs!

Ben je geïnteresseerd? Neem een kijkje wat we je kunnen bieden!

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van C2W.

Meld je nu aan!

Word abonnee/lid

Sluit nu een abonnement af of word lid van de KNCV en ontvang elke week het laatste nieuws, digitaal of op papier. 

Sluit nu een abonnement af!

Naar boven