การประยุกต์ใช้ผงกรดโพลีแลคติก (PLA) ในการพิมพ์ 3 มิติแบบ SLS

เทคโนโลยีการเผาผนึกด้วยเลเซอร์ (SLS) มีข้อดีมากมาย เช่น ความแม่นยำสูง การพิมพ์โดยไม่ต้องใช้ฐานรองรับ และความหลากหลายในการใช้งานกับวัสดุต่างๆ จึงค่อยๆ กลายเป็นเทคโนโลยีการผลิตที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในหลากหลายสาขา ปัจจุบัน วัสดุพอลิเมอร์หลักที่ใช้ในการพิมพ์ SLS ได้แก่ ไนลอนและวัสดุผสมของไนลอน, TPU, PPS, PEEK และ PP เมื่อเทียบกับโลหะและเซรามิก วัสดุพอลิเมอร์มีข้อดี เช่น อุณหภูมิในการขึ้นรูปต่ำกว่า กำลังเลเซอร์ในการเผาผนึกต่ำกว่า และความแม่นยำสูงกว่า นอกจากนี้ ความหลากหลายของชนิดและคุณสมบัติของวัสดุพอลิเมอร์ รวมถึงการประยุกต์ใช้เทคนิคการดัดแปลงต่างๆ ยังช่วยเพิ่มข้อดีของวัสดุเหล่านี้ในการพิมพ์ 3 มิติแบบ SLS อีกด้วย

เนื่องจากเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติเริ่มเปลี่ยนจุดสนใจจากการสร้างต้นแบบไปสู่การผลิตชิ้นส่วนสำหรับใช้งานจริง และด้วยการเพิ่มขึ้นของการใช้งานในการผลิตจำนวนมาก วัสดุผงโพลีเมอร์จึงมีศักยภาพอย่างมากสำหรับการพัฒนาในอนาคต

ในด้านการพิมพ์ 3 มิติแบบ SLS ผงกรดโพลีแลคติก (PLA) สามารถขึ้นรูปเป็นรูปทรงเรขาคณิตที่แม่นยำและปรับแต่งได้ตามต้องการสำหรับการขึ้นรูปด้วยความร้อนและการขึ้นรูปด้วยการอัด เนื่องจากคุณสมบัติการใช้งาน ผง PLA จึงปลอดภัยและไม่เป็นพิษ เมื่อนำไปใช้ในการหล่อขึ้นรูป จะไม่ก่อให้เกิดควันหรือก๊าซพิษ ทำให้เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและลดการปล่อยคาร์บอน นอกจากนี้ ผง PLA ยังมีจุดหลอมเหลวต่ำกว่า ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงาน

กล่าวตามความเป็นจริงแล้ว วัสดุพิมพ์ 3 มิติชนิดผงกรดโพลีแลคติก (PLA) มีข้อดีหลายประการ แต่การใช้งานในบางสาขาวิชาชีพก็ยังค่อนข้างจำกัด อย่างไรก็ตาม ในฐานะวัสดุพอลิเมอร์ที่มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพและย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่ดี วัสดุผง PLA สามารถลดข้อจำกัดเหล่านี้และเน้นย้ำข้อดีของมันในการใช้งานทางการแพทย์ได้

ภาพ | ผงกรดโพลีแลคติกจากเซินเจิ้น

นอกจากนี้ โมโนเมอร์ของกรดโพลีแลคติก (PLA) ยังมีอะตอมไครัลเพียงอะตอมเดียว ส่งผลให้เกิดพอลิเมอร์ที่มีโครงสร้างเชิงสเตอริโอหลากหลายรูปแบบ เช่น กรดโพลี-แอล-แลคติก (PLLA) กรดโพลี-ดี-แลคติก (PDLA) และกรดโพลีราเซมิกแลคติก (PDLLA) การผสมผง PLA ที่มีองค์ประกอบต่างกันเข้ากับเทคโนโลยี SLS สามารถทำให้ผลิตภัณฑ์มีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน เช่น รอบการย่อยสลายที่แตกต่างกัน PLLA และ PDLA ผ่านกระบวนการตกผลึกร่วมกัน ก่อให้เกิดสเตอริโอคอมโพสิตที่มีจุดหลอมเหลวสูงกว่า ทนความร้อนได้ดีกว่า และทนต่อตัวทำละลายได้ดีกว่า

1. อุปกรณ์และเครื่องมือทางการแพทย์ที่ปรับแต่งตามความต้องการเฉพาะ

เทคโนโลยี SLS สามารถนำมาใช้ในการผลิตอุปกรณ์และเครื่องมือทางการแพทย์ เช่น เครื่องมือผ่าตัดและแขนขาเทียม เนื่องจากเทคโนโลยี SLS สามารถสร้างรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนได้ในขั้นตอนเดียว จึงสามารถผลิตผลิตภัณฑ์ที่ปรับแต่งให้เหมาะกับผู้ป่วยแต่ละรายได้ ทำให้ผู้ป่วยปรับตัวได้ดีและสะดวกสบายยิ่งขึ้น

2. แบบจำลองเนื้อเยื่อและอวัยวะไบโอนิก

เทคโนโลยี SLS สามารถนำมาใช้สร้างแบบจำลองเนื้อเยื่อและอวัยวะเลียนแบบชีวภาพเพื่อการวิจัยทางการแพทย์ การเรียนการสอน และการวางแผนการผ่าตัด แบบจำลองเหล่านี้ช่วยให้แพทย์เข้าใจสภาวะของผู้ป่วยได้ดียิ่งขึ้น และช่วยในการวางแผนและฝึกอบรมการผ่าตัด

3. การวิจัยเกี่ยวกับวัสดุชีวการแพทย์

นอกจากจะใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์โดยตรงแล้ว เทคโนโลยี SLS ยังสามารถใช้ในการวิจัยและพัฒนาวัสดุชีวการแพทย์ได้อีกด้วย เทคโนโลยี SLS สามารถนำมาใช้สร้างวัสดุชีวภาพที่มีโครงสร้างและคุณสมบัติเฉพาะสำหรับการใช้งานต่างๆ เช่น วิศวกรรมเนื้อเยื่อและการนำส่งยา

ปัจจุบัน เซินเจิ้น จูเซิง มีความสามารถในการผลิตโฮโมพอลิเมอร์ PCL, PLLA และ PDLA รวมถึงโคพอลิเมอร์ เช่น PDLLA, PLGA และ PLCL ในระดับกิโลกรัม บริษัทฯ เชี่ยวชาญเทคโนโลยีการพอลิเมอไรเซชันสำหรับ PLLA ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง (ความหนืดภายใน 4.0 dL/g) และ PCL (ความหนืดภายใน 2.0 dL/g) และมีความสามารถในการพอลิเมอไรซ์ด้วยอัตราส่วนโคพอลิเมอไรเซชันที่แตกต่างกันและโครงสร้างปลายหมู่ที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ บริษัทฯ ยังใช้เทคโนโลยีการทำให้บริสุทธิ์ที่เป็นเอกลักษณ์เพื่อปรับปรุงตัวชี้วัดทางเทคนิคของผลิตภัณฑ์ให้ดียิ่งขึ้น เพื่อให้มั่นใจว่าผลิตภัณฑ์เป็นไปตามข้อกำหนดของมาตรฐานอุตสาหกรรมกรดโพลีแลคติกสำหรับฝังในร่างกาย YY/T 0661-2017 และข้อกำหนดสำหรับสารช่วยในการผลิตยาโพลีเมอร์ที่เกี่ยวข้องในตำราเภสัชกรรมของจีน

จากการวิจัยเทคโนโลยีการเตรียมหยดอิมัลชันโดยใช้ไมโครสเฟียร์ บริษัท Shenzhen Jusheng สามารถเตรียมหยดอิมัลชันที่มีขนาดที่ควบคุมได้และขนาดอนุภาคสม่ำเสมอได้ นอกจากนี้ จากการวิจัยกระบวนการแข็งตัวของหยดอิมัลชัน ทำให้สามารถเตรียมไมโครสเฟียร์เปล่าของ PLLA, PCL และ PLGA ที่มีพื้นผิวเรียบ ความเป็นทรงกลมสูง และค่า D50 ที่ควบคุมได้ในช่วง 10-100 ไมโครเมตร กระบวนการคัดแยกขนาดอนุภาคแบบพิเศษช่วยลดการกระจายขนาดอนุภาคให้แคบลง จนได้ค่าช่วงการกระจายต่ำกว่า 0.7