陶瓷3D打印制備骨植入物的應用前景

來源： 武漢三維陶瓷 3DCERAM

據(jù)研究表明，生物活性陶瓷與人體骨元素更為接近，能在特定生理條件下釋放生物活性成分并與天然骨發(fā)生生化反應。其中，羥基磷灰石（HA）和磷酸三鈣（β-TCP）因與天然骨成分高度一致被認為是一種合適的修復材料，這在骨科移植手術中具有重要意義，已在相關領域得到廣泛研究和臨床應用。傳統(tǒng)方法制備的生物陶瓷多孔支架存在孔徑和孔隙率不均勻等問題，而 3D 打印可實現(xiàn)高度定制化的支架形狀，近年來在生物材料制備中引起廣泛關注。

武漢三維陶瓷科技有限公司也積極參與此方面研究，2022年與武漢理工大學戴紅蓮教授一同參與了國家重點研發(fā)計劃相關內容，為多材料陶瓷構件設計制造提供科學支持，促進高端陶瓷增材制造裝備的創(chuàng)新發(fā)展與轉型升級。戴紅蓮教授團隊通過優(yōu)化打印工藝和結構設計，利用SLA陶瓷打印技術開發(fā)出了具有高強度和優(yōu)異生物學性能的大尺寸HA復合支架。報道研究了激光功率、光斑間距和掃描速率對HA漿料固化行為的影響，通過 SLA 制造了不同體積比的致密外殼 / 多孔核心結構以滿足承重部位的高機械強度要求，并基于建模算法探索了不同微通道結構單元對血管化的影響?？傊?，通過優(yōu)化工藝和結構設計，利用 SLA 陶瓷打印技術開發(fā)出了具有高強度和優(yōu)異生物學性能的HA復合支架。

全文詳見：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.12.010

同年西安交通大學賀西京團隊進行了一項研究，相比較傳統(tǒng)的方法生產出的陶瓷生物支架可控性等方面較差，發(fā)現(xiàn)使用3D打印技術（3DCeram C900 3D打印機）生產的生物支架可控性較高。該項研究使用的是一種常見的生物陶瓷——β- 磷酸三鈣（β-TCP），其具有與人體骨骼相似的無機成分；其研究中，采用立體光刻技術（SLA）生產β-TCP生物陶瓷，并以ZrO₂、Al₂O₃、Ti6Al4V 和聚醚醚酮（PEEK）作為對照。研究結果顯示在 β-TCP 的制造過程中，未發(fā)現(xiàn)明顯的雜質物質和溶血毒性。β-TCP 上的細胞形態(tài)良好，其增殖能力與 Ti6Al4V 相似，高于其他材料。β-TCP 上的細胞 ALP 水平高于 PEEK。β-TCP上的礦化程度明顯更高。β-TCP 上成骨相關基因的表達與Ti6Al4V 相似，高于其他材料。結論表明通過立體光刻技術（SLA）生產的 β-TCP 無毒、精度高、骨整合能力優(yōu)異，是骨植入的良好選擇。

全文詳見https://doi.org/10.1515/biol-2022-0530

現(xiàn)如今骨移植是全球僅次于輸血的第二大手術，這表明人們對骨的潛在治療選擇寄予越來越高的期望，3D打印是使用陶瓷及其復合材料創(chuàng)建定制骨植入物的最先進制造技術之一。開發(fā)能夠精確重現(xiàn)骨骼機械性能和其他生物學功能的骨支架仍然是一個重大挑戰(zhàn)，在迎接挑戰(zhàn)的路上武漢三維陶瓷科技有限公司愿與您共同前行，讓我們共同期待 3D 打印陶瓷骨植入物為醫(yī)療領域帶來更多的驚喜！