金属3D打印技术在医疗领域的应用之钛合金多孔材料

2024
06/26
09:06:46
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在骨缺损治疗中,对于多孔植入物的需求是组织工程领域所面临的一大难题。而金属3D打印技术的融入可以满足植入物孔隙尺寸、孔隙率、孔隙形状等参数的精确设计,完美弥补了传统骨植入支架难以达到的效果。通过金属3D打印制作而成的个性化植入物拥有更出色的生物相容性及机械性能,患者的诊疗效果也得到显著提升。


金属3D打印技术在医疗领域的应用之钛合金多孔材料

联泰科技金属3D打印机Muees430


其中钛及钛合金兴起于20世纪中期,凭借其密度低、强度高、耐腐蚀性好、生物兼容性强等优势,在医疗领域得到了较为广泛的应用。自20世纪60年代,纯钛作为人体植入物开始应用于临床口腔研究。


当然,钛合金在医疗领域的应用也是存在一定局限性的。虽然与其他材料相比,钛合金的弹性模量较低,但是与人体皮质骨及松质骨相比仍高出一个量级,这种局面往往会导致“应力屏蔽”效应的产生。简单来说就是,植入体与受入体的弹性模量相差较大,导致植入体受力后形变程度与受入体不一致,长期使用会诱发骨质疏松、骨消融,甚至植入体滑落等现象。除此之外,钛合金所含的些许成分具有一定的生物毒性,长期使用也会诱发植入体周围组织病变。


为更好地规避“应力屏蔽”效应,需要开发骨植入多孔材料,且其孔隙率应控制在65%—80%。而采用传统的粉末冶金法、浆料法、纤维烧结法所制作的多孔材料均存在孔径小、孔隙分布不均、通孔率不高等问题,直至金属3D打印技术的融入让以上弊端到了有效缓解。


金属3D打印技术在医疗领域的应用之钛合金多孔材料

联泰科技金属机Muees430打印实拍


在制作之前,金属3D打印的前处理工作可以依托数据的调整,准确无误的对标到多孔材料的“理想物理参数”;同时面对各病患的生物差异问题,金属3D打印技术在个性化定制上的绝对优势更是使其迎刃而解。除了质量上的满足,金属3D打印技术凭借其大幅面、多激光等性能特征,在成型速度及量化生产上,也实现了新一轮的进阶。


对于生物毒性这一弊端,随着材料性能的升级及品类的丰富,该问题也迎刃而解。同时,材料的进阶也推动着金属3D打印在医疗甚至其他领域的进一步深入。


金属3D打印技术在医疗领域的应用之钛合金多孔材料

联泰科技金属3D打印模型1


金属3D打印技术在医疗领域的应用之钛合金多孔材料

联泰科技金属3D打印模型2


金属3D打印技术在医疗领域的应用之钛合金多孔材料

联泰科技金属3D打印模型3


未来,随着金属3D打印技术的日益精进,3D打印钛合金替代物将会成为一种个性化、精准化的医疗技术,并广泛应用于骨科临床等众多医疗领域之中,并有效地解决多项治疗难题。