VBN Components 研發(fā)生物相容性3D打印材料打開市場

VBN Components是一家總部位于瑞典的公司，專注于生產(chǎn)耐磨增材制造（AM）材料，這一細(xì)分市場具有巨大的潛力。2024年10月，南極熊獲悉，VBN Components正在資助其旗艦Vibenite材料組合的體外生物相容性測試，從鋼到碳化鈷鉻合金，并有望提供一種對人身體更安全的材料作為植入物。



研發(fā)背景
工具、采礦和工業(yè)設(shè)備等行業(yè)需要在耐磨性至關(guān)重要的特定區(qū)域使用極其堅(jiān)硬的表面。然而，傳統(tǒng)工藝面臨一個難題：如果材料具有很高的耐磨性，加工起來也非常困難且耗時，從而增加了成本。增材制造提供了一種潛在的解決方案，使零件的制造更容易、更快速，且通常更具成本效益。此外，零件可以變得更輕或更容易修復(fù)，后者通常通過定向能量沉積完成。

在粉末床熔合技術(shù)中，耐磨合金、打印工藝和相關(guān)應(yīng)用的市場正在不斷增長。這是一個“先有雞還是先有蛋”的市場：隨著越來越多的人采用這項(xiàng)技術(shù)，增長潛力幾乎是無限的。商業(yè)案例非常簡單：如果一個工具的成本為100美元，可以使用一年，那么3D打印同樣的工具的成本可能為200美元，但可以使用三年，這是一個引人注目的價值主張。雖然許多人可能會等待這個市場達(dá)到頂峰，但這家總部位于烏普薩拉的公司并不滿足于此。



Vibenite 材料系列的創(chuàng)新
VBN Components正在資助其旗艦Vibenite材料組合的體外生物相容性測試。Vibenite材料種類繁多，針對特定用途進(jìn)行了優(yōu)化，從鋼到碳化鈷鉻合金。Vibenite 280專為齒輪滾刀和刀具設(shè)計(jì)；Vibenite 150具有很強(qiáng)的抗疲勞性，適用于難以加工的零件；Vibenite 290被譽(yù)為“世界上最硬的商用鋼材”，硬度高達(dá)約72 HRC。；Vibenite 350是一種高碳、高鉻馬氏體鋼，用于注塑模具工具、泵，甚至可能是髖關(guān)節(jié)植入物，這種材料有朝一日可能會取代植入物中的鈷鉻。

鈷鉻是一種堅(jiān)硬耐磨的材料，常用于工具、骨科植入物和牙科應(yīng)用。然而，它在人體中的使用正變得越來越有爭議。人們對金屬對金屬植入物存在擔(dān)憂，牙科和其他應(yīng)用中也出現(xiàn)了新的毒理學(xué)問題。此外，還提出了潛在的癌癥風(fēng)險和其他罕見的并發(fā)癥。雖然這個問題還沒有明確的定論，但個人應(yīng)避免植入鈷鉻植入物，尤其是美國與鈷鉻植入物相關(guān)的訴訟案件正在增加。



新材料的測試與應(yīng)用
現(xiàn)在，VBN希望用一種更安全的材料來填補(bǔ)這一空白。烏普薩拉大學(xué)的AM4life能力中心已經(jīng)對這種材料進(jìn)行了測試，該中心參與了七個“工作包”，其中一個重點(diǎn)是使用增材制造（AM）開發(fā)可改善臨床表現(xiàn)的新材料和植入物。這包括以下目標(biāo)：使身體能夠在不再需要植入物時用自己的組織替換植入物、減少磨損以最大限度地減少生物摩擦學(xué)應(yīng)用中的并發(fā)癥，以及按需生產(chǎn)抗菌組件。這與VBN的材料完美契合，并展示了一個值得更多認(rèn)可的團(tuán)隊(duì)的價值。

到目前為止的研究結(jié)果表明，“類骨細(xì)胞在材料上擴(kuò)散和增殖”，這是一個有希望的結(jié)果，特別是對于需要大量骨整合的植入物。該公司的目標(biāo)是將關(guān)節(jié)的耐磨性作為主要應(yīng)用，希望進(jìn)一步優(yōu)化3D打印幾何形狀，以改善骨整合并增強(qiáng)細(xì)胞繁殖。上圖顯示了在Vibenite 350表面上生長的骨細(xì)胞的共聚焦激光掃描顯微鏡圖像。

測試由烏普薩拉大學(xué)助理教授Gry Hulsart Billström的轉(zhuǎn)化生物打印小組領(lǐng)導(dǎo)，其他主要合作伙伴包括AM4Life主任Cecilia Persson教授、Urban Wiklund教授和學(xué)生Vidhiaza Leviandhika，團(tuán)隊(duì)計(jì)劃進(jìn)行其他摩擦學(xué)（摩擦/磨損）測試以及更多的生物相容性測試。

未來的展望
VBN Components首席技術(shù)官Ulrik Beste表示：“我們對這些成果以及AM4life能力中心的良好合作感到非常高興。當(dāng)不同的研究領(lǐng)域相遇時，就會取得最大的成果。我對AM4life中心的專業(yè)知識表示欽佩。VBN的此舉是公司向前邁出的一大步。未來，VBN還需要大量投資才能獲得其材料用于人體的批準(zhǔn)。我希望我們有更多專業(yè)、技術(shù)精湛的公司提供超出常規(guī)產(chǎn)品的創(chuàng)新材料�！�