Infographic over afbreekbaar hars
Bovenstaande tekening geeft stap voor stap informatie over een nieuwe uitvinding: kunsthars dat biologisch afbreekbaar is. Deze tekening is gemaakt voor een vakblad en dient als toelichting op de techniek van een artikel over afbreekbaar hars. Het materiaal biedt mogelijkheden om onderdelen van het menselijk lichaam zoals botten en hartkleppen, exact op maat na te maken teneinde het origineel te kunnen vervangen. Van het origineel, bijvoorbeeld een gebroken bot wordt een 3D-scan gemaakt met behulp van een MRI-scanner. Vervolgens wordt de informatie die de 3D scanner levert ingeladen in een AutoCAD-programma. Het is dan mogelijk om met dat 3D-programma het gescande object te perfectioneren. Daarna wordt met stereolithografie het kopie gemaakt. Met deze techniek bouw je een driedimensionaal object laagje voor laagje op met 3D printer, een apparaat dat in de verte lijkt op een conventionele printer. Voor het resultaat wordt een vloeibare kunsthars gebruikt die uithardt onder invloed van UV-licht.

Industrieel ontwerpers kennen deze replica techniek al meer dan 10 jaar, en het idee om daarvoor biomedische toepassingen te gebruiken is ook niet nieuw. Je zou bijvoorbeeld een poreuze kunststof kopie van een dijbeen kunnen maken waar je vervolgens celmateriaal van de patiënt in ‘zaait’. In het ideale geval groeien die cellen uit tot een nieuw bot in de vorm van de kunststof struktuur, die ze vervolgens geleidelijk afbreken en door levend weefsel vervangen.

Probleem was tot nu toe dat de meeste bestaande stereolithografische harsen totaal niet biologisch afbreekbaar zijn. En de paar die dat wél zijn, zijn in de praktijk te bros. Men heeft nu een hars ontwikkeld op basis van amorf polymelkzuur (poly(D,L-lactide)), een materiaal dat qua mechanische eigenschappen vrij dicht bij natuurlijk botweefsel zit. Om te beginnen polymeriseerden ze D,L-lactide met hexaandiol, glycerol of sorbitol als initiator. Dat leverde stervormige oligomeren met respectievelijk 2, 3 en 6 uiteinden op. Die uiteinden functionaliseerden ze met methacryloylchloride. Met een beetje foto-initiator erbij, en ethyllactaat als verdunner, ontstond een UV-gevoelige hars die bruikbaar bleek voor stereolithografie. Essetieel is dat het ethyllactaat niet meereageert en zelf ook biologisch afbreekbaar is. Bij eerdere pogingen met polymelkzuur moest er een reactieve verdunner bij die niet-afbreekbare blokken in het uiteindelijke polymeer opleverde. De onderzoekers hebben daadwerkelijk poreuze blokjes opgebouwd uit dit materiaal. Muizencellen (pre-osteoblasen) bleken er prima aan te hechten.