金屬所鈦合金3D打印技術研究取得進展

中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家(聯(lián)合)實驗室工程合金研究部與國內(nèi)醫(yī)療機構合作，在鈦合金3D打印技術應用于醫(yī)療領域取得階段性成果。其團隊利用瑞典Arcam A1型電子束金屬熔融快速成型設備制備出具有多孔涂層的鈦合金骨盆假體、鎖骨假體及肩胛骨假體，所有假體在醫(yī)療臨床試驗中均獲得良好效果，這種技術的應用為未來醫(yī)療器械的“私人訂制”提供了可能。

金屬所與山東威高骨科材料有限公司合作設計制備出具有骨小梁結(jié)構的多孔鈦合金頸椎融合器和腰椎融合器，該產(chǎn)品具有兼顧力學性能和生物相容性的特點，是一種治愈頸椎和腰椎疾病的理想產(chǎn)品，目前該產(chǎn)品已獲取國家食品藥品監(jiān)督管理局醫(yī)療器械質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢驗合格報告，相關的臨床實驗正在開展中。

3D打印是將三維CAD模型按設定厚度切片分層，將一個三維文件切分成若干具有一定厚度的二維圖形，將這些二維信息輸入控制計算機后，驅(qū)動高能電子束按照規(guī)劃好的路徑掃描粉末床上的粉末，熔化粉末成為實體，重復這個過程來制造研究人員設計的復雜部件。

這一技術在骨腫瘤治療等骨科領域具有獨特的技術優(yōu)勢，可以針對不同患者的骨骼差異性為其量身定制最適合的替代物模型，利用3D打印技術在短時間內(nèi)為患者快速制造出最合適的替代物，成本和制造周期均大幅降低，從數(shù)據(jù)采集、加工制造到手術植入患者體內(nèi)可以在三到四天內(nèi)完成全部工作，有效避免了傳統(tǒng)的骨骼替代物制造過程復雜、成本高、耗費時間長、替代物與患者不匹配的風險。

3D打印技術的應用對于制造骨科醫(yī)療器械單位的批量生產(chǎn)也具有革命性意義，醫(yī)療產(chǎn)品設計單位在針對不同的骨科疾病時，可以同時設計多個產(chǎn)品方案，利用3D打印機一次性制備所有設計的醫(yī)療器械，加快成果轉(zhuǎn)化速度，更快速地將產(chǎn)品投入市場。

金屬所工程合金部研究人員已在鈦合金電子束金屬熔融快速成型方面做了大量研究工作，掌握了鈦合金3D打印加工的工藝特點，并對鈦合金3D產(chǎn)品的組織性能等開展了大量研究。相關研究成果在Acta Mater.、Acta Biomater.、J. Mech. Behav. Biomed. Mater.等雜志上發(fā)表論文10余篇，申請發(fā)明專利4項，有效保證了醫(yī)療3D產(chǎn)品的功能性和安全性。

隨著鈦合金3D打印技術的發(fā)展，越來越多的醫(yī)療機構和醫(yī)療產(chǎn)品企業(yè)對其產(chǎn)生了濃厚的興趣，并對此技術投入大量的人員和資金，目前已有多家醫(yī)院和醫(yī)療產(chǎn)品企業(yè)與金屬所達成初步的合作意向，其中已有產(chǎn)品進入臨床試驗階段。隨著3D打印鈦合金技術的逐步推廣和認可，未來這一技術一定能創(chuàng)造良好的社會效益和豐厚的經(jīng)濟效益。

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