鈦混合材料3D打印人體關(guān)節(jié)投入臨床

鈦、鉭元素組成的合金是絕對(duì)沒有問題的，因?yàn)檫@兩種金屬都擁有生物相容性，而且其機(jī)械屬性要由于純鈦。但是鉭金屬的熔點(diǎn)非常高（超過3000攝氏度），這就意味著將鈦金屬變成可用于SLM技術(shù)的球形金屬粉末在經(jīng)濟(jì)上基本不可行。而市場(chǎng)上常見的鉭粉通常是通過氣體霧化形成的長(zhǎng)條形粗糙微粒。為了克服這一問題，研究團(tuán)隊(duì)將這種粗糙的鉭金屬粉與另外一種市場(chǎng)上現(xiàn)成的微球形鈦金屬粉末混合在一起。在將這兩種材料混合半天之后，他們觀察到這種混合物可以鋪設(shè)得更加均勻，更便于SLM技術(shù)使用。顯微鏡實(shí)驗(yàn)揭示在混合之后鈦金屬的球形形狀仍然保留，這是該混合物可成功用于3D打印的關(guān)鍵。

鈦合金是制造膝關(guān)節(jié)/髖關(guān)節(jié)植入物的骨科用材的首要選擇，鈦鉭合金將能夠減輕“應(yīng)力遮擋”效應(yīng)，所謂的“應(yīng)力遮擋”效應(yīng)是指植入物的硬度過高導(dǎo)致其鄰近的骨骼得不到足夠的力學(xué)刺激而導(dǎo)致骨質(zhì)疏松的現(xiàn)象?！斑@些合金是專門被設(shè)計(jì)用于骨骼科應(yīng)用的，甚至有可能在變形后，顯示出某種形狀記憶能力。鈦粉在這里充當(dāng)了一個(gè)滾動(dòng)媒介的角色。”Wiria解釋說：“它推動(dòng)了鉭粉，使SLM的處理成為可能。”通過將一種棋盤式的激光掃描模式上下交替熔融金屬或者從一邊到另一邊的移動(dòng)來減少熱應(yīng)力，研究人員成功地使用SLM技術(shù)制造出了鈦鉭合金的3D形狀。

近日，澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織（CSIRO）與墨爾本醫(yī)療植入物公司Anatomics，以及一隊(duì)英國(guó)醫(yī)生聯(lián)手，為一名61歲的英國(guó)患者Edward Evans實(shí)施了3D打印鈦-聚合物胸骨植入手術(shù)，由此實(shí)現(xiàn)了全球首創(chuàng)。因?yàn)橹埃@種植入物一般都會(huì)用純鈦制造。這個(gè)3D打印的鈦-聚合物胸骨是由Anatomics設(shè)計(jì)，然后由CSIRO位于墨爾本的Lab 22工廠完成打印的。值得一提的是，這已經(jīng)不是他們的首次合作了 — 早在2014年，他們就曾聯(lián)手為一名澳大利亞癌癥病人3D打印了鈦膝蓋骨，而后的2015年，他們又為一名西班牙癌癥患者3D打印了鈦胸骨和肋骨。Anatomics公司執(zhí)行主席Paul D'Urso表示，由于同時(shí)采用了鈦和聚合物兩種材料，這種新型胸骨植入物能夠比之前的純鈦植入物更好地幫助重建人體內(nèi)的”堅(jiān)硬與柔軟組織“。Evans術(shù)后僅12天就能出院，并且目前恢復(fù)十分迅速就是最好的證明。