生物材料是用于取代、修复人体组织和器官天然或人造材料。根据材料的组成和性质,生物材料包括金属材料(如镁、钽、钛及其合金等),无机陶瓷材料(包括羟基磷灰石、磷酸钙等)和有机材料(聚乳酸、壳聚糖等)。人工骨常用的材料有金属材料和无机陶瓷材料,生物陶瓷材料以其良好的化学稳定性、生物相容性而受到医疗研究人员的重视。
随着科技的快速发展和经济的不断进步,人们对修复骨骼损伤的要求越来越高,而具有良好生物相容性和力学性能的人工骨的制备,则是骨骼修复过程中的重要步骤。
使用传统加工方法加工人工骨时,自动化程度低,操作比较复杂,获得的人工骨制件比较简单,加工出的细微结构在大小、形状、数量及分布等方面难以满足患者需求,而且细微结构之间的连通无法保证。因此无法制造出理想的人工骨结构,不利于人工骨中生长因子、营养物质等的传输代谢。
3D打印快速成形技术采用逐层堆积增材成型的方法加工产品,将粉末材料层层堆积加工成三维结构,可以加工出具有复杂形状的制件,不需要提前制作模具,比较适合三维结构复杂的骨骼组织成形。
采用3D打印技术加工人工骨,可以通过调节控制不同材料的打印面积,比较精确地改变制件中微孔洞的大小及分布,在制备具有多孔结构的人工骨方面具有更大优势,并能大幅度降低加工的难度。国内外一些专家在人工骨制造方面做了大量研究,在人工骨新材料开发和3D打印技术加工人工骨等方面取得了突破性的进展。3D打印技术能够加工出采用传统工艺无法形成的200-500μm的可控的微孔洞结构,并能保证微孔洞之间的连通。
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