3D打印用于骨折固定的永久性可植入多孔鉭涂層骨板的實驗研究

供稿人：尚巖，王富 供稿單位：西安交通大學機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室


近年來，鉭金屬因其優(yōu)異的生物活性在骨折內固定方面受到了學者們的廣泛關注，但過高的密度和彈性模量限制了其在臨床中的應用。多孔鉭金屬可解決上述問題，但存在制造成本較高和無法利用醫(yī)學圖像數(shù)據(jù)生產(chǎn)定制植入物等問題。鑒于此，研究人員利用3D打印技術制備出了一種可促進骨生長的多孔鉭涂層骨板，以期解決上述問題。

該多孔鉭涂層骨板的制備流程主要包括以下幾個步驟：a)根據(jù)非骨折側骨的CT數(shù)據(jù)，建立仿制小梁骨的pTi骨板的三維幾何模型；b)以Ti6Al4V球形粉末為原料，在氬氣保護的氛圍下，打印具有仿小梁骨結構的pTi金屬骨板；c)采用氣相沉積(CVD)技術在已獲得的pTi骨板表面制備鉭涂層。圖1A1顯示了3D打印pTi骨板的微觀形貌，其孔徑為600±27μm，孔隙率約為75%，放大1000倍后，可以看到pTi表面相對光滑平坦(A2)。從圖1 B1可以看出，pTi表面有一層緊密的鉭涂層，而pTi基體完全被鉭涂層覆蓋。多孔鉭涂層骨板的孔徑為550±42μm，孔隙率約為70%，將鉭涂層放大到1000倍(圖1 B2)，可以看出鉭顆粒的聚集形成了鉭涂層。

圖1 (A1,A2)pTi骨板,(B1,B2)鉭涂層pTi骨板和(C1,C2)鉭涂層pTi骨板橫截面的電子顯微鏡掃描(SEM)圖像

圖2 骨板的力學性能試驗:(A)pTi骨板及鉭涂層pTi骨板的抗彎強度；(B)pTi骨板及鉭涂層pTi骨板的抗拉強度

之后研究人員對該多孔鉭涂層骨板的生物力學性能、體外生物活性、生物相容性等進行了研究并進行了動物體內實驗。結果表明，該骨板可有效固定骨折處而不會產(chǎn)生應力屏蔽，同時與傳統(tǒng)的金屬接骨板相比，這種新型接骨板可以促進骨折愈合，長期植入后其結構可以融入宿主骨而不會對骨組織產(chǎn)生負面影響。這些結果證明了多孔鉭涂層骨板作為一種潛在的骨折內固定裝置的可行性和有效性。
參考文獻：

    劉寶義，馬志杰，李俊雷，等。 3D打印永久性可植入多孔鉭涂層骨板用于骨折固定的實驗研究[J]. 生物活性材料，2021：09.009。