3D打印醫(yī)用金屬材料相關(guān)介紹

一、醫(yī)用金屬材料

醫(yī)用金屬材料的種類包括不銹鋼、鈦合金、鈷基合金、貴金屬等。

圖片來源：學(xué)堂在線《解密3D打印》

醫(yī)用金屬材料具有較好的綜合力學(xué)性能，成型性好，耐腐蝕性能較好。廣泛用于骨科、牙科、整形外科植入體。

但醫(yī)用金屬材料的彈性模量過高，引發(fā)應(yīng)力屏蔽（根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資料：兩個彈性模量不同的材料共同受力時，彈性模量較大的材料會承受較多的應(yīng)力），可能引起植入體周圍的骨壞死、新骨畸變和功能退化。醫(yī)用金屬材料還不具有生物活性，不能與骨形成化學(xué)結(jié)合。

彈性模量過高的問題可以通過多孔結(jié)構(gòu)解決。多孔結(jié)構(gòu)可通過孔徑、孔隙率來調(diào)整植入體的密度、強度和彈性模量，改善力學(xué)相容性，克服高模量材料的應(yīng)力屏蔽問題。三維貫通的孔狀結(jié)構(gòu)、粗糙的內(nèi)外表面，有利于成骨細胞的粘附、分化和增殖，能夠形成牢固的骨愈合，增強植入體與骨的生物固定。

不具有生物活性的問題可以通過在醫(yī)用金屬材料表面增加生物活性涂層的方式。生物活性涂層材料可選擇羥基磷灰石，羥基磷灰石存在于人的骨頭和牙齒中，羥基磷灰石涂層有利于植入體與骨組織性能化學(xué)鍵結(jié)合。（含個人理解）

二、3D打印在醫(yī)用金屬材料的應(yīng)用

通過3D掃描采集個人身體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，生成三維模型，再運用3D打印技術(shù)，可以制作出個性化的醫(yī)療植入體，從而改善治療效果。美國批準(zhǔn)了85個3D打印植入物，中國獲得CFDA批準(zhǔn)上市的3D打印產(chǎn)品包括：髖臼杯、人工椎體、脊柱椎間融合器、腦膜補片等。

（1）骨科、頜面外科植入體

3D打印鈦合金骨科植入物，除了完美貼合之外，還有細密復(fù)雜的多孔結(jié)構(gòu)，以促進骨骼生長。

醫(yī)用鈦板、鈦網(wǎng)、鈦釘?shù)戎踩胛?，已廣泛應(yīng)用于口腔頜面部外傷后內(nèi)固定、頜面骨組織切除后功能性修復(fù)重建、損壞的顱骨和硬膜的修復(fù)。

2015年中國首個3D打印人體植入物——仿骨小梁生物臼杯獲國家CFDA的上市許可。

圖片來源：學(xué)堂在線《解密3D打印》

（2）牙科

3D打印在鈦種植體、個性化基臺、義齒支架、冠橋（一種修復(fù)缺失牙的方式）等方面均可應(yīng)用，在口腔種植、口腔正畸等領(lǐng)域有良好的臨床效果。

三、制備醫(yī)用金屬材料的3D打印技術(shù)

（1）電子束融化

電子束熔化，英文簡稱EBM，該技術(shù)利用電子束將金屬粉末熔合制造零件（個人理解：先將金屬粉末鋪蓋，再用電子束熔化金屬粉末成型）。在制備醫(yī)用金屬材料中，通過仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計和生物力學(xué)分析，該技術(shù)可以獲得多孔結(jié)構(gòu)的植入體。多孔結(jié)構(gòu)的植入體能夠在滿足支架機械強度要求的前提下，解決植入體和骨組織的彈性模量不匹配問題，改善植入效果。

圖片來源：學(xué)堂在線《解密3D打印》

（2）激光工程凈成型

激光工程凈成型，英文簡稱LENS，是一種結(jié)合快速成型和同步送粉技術(shù)的增材制造技術(shù)。該技術(shù)可用于制作多孔結(jié)構(gòu)的致密涂層。

圖片來源：學(xué)堂在線《解密3D打印》

審核編輯 ：李倩