生物材料是用于取代、修復人體組織和器官天然或人造材料。根據材料的組成和性質,生物材料包括金屬材料(如鎂、鉭、鈦及其合金等),無機陶瓷材料(包括羥基磷灰石、磷酸鈣等)和有機材料(聚乳酸、殼聚糖等)。人工骨常用的材料有金屬材料和無機陶瓷材料,生物陶瓷材料以其良好的化學穩定性、生物相容性而受到醫療研究人員的重視。
隨著科技的快速發展和經濟的不斷進步,人們對修復骨骼損傷的要求越來越高,而具有良好生物相容性和力學性能的人工骨的制備,則是骨骼修復過程中的重要步驟。
使用傳統加工方法加工人工骨時,自動化程度低,操作比較復雜,獲得的人工骨制件比較簡單,加工出的細微結構在大小、形狀、數量及分布等方面難以滿足患者需求,而且細微結構之間的連通無法保證。因此無法制造出理想的人工骨結構,不利于人工骨中生長因子、營養物質等的傳輸代謝。
3D打印快速成形技術采用逐層堆積增材成型的方法加工產品,將粉末材料層層堆積加工成三維結構,可以加工出具有復雜形狀的制件,不需要提前制作模具,比較適合三維結構復雜的骨骼組織成形。
采用3D打印技術加工人工骨,可以通過調節控制不同材料的打印面積,比較精確地改變制件中微孔洞的大小及分布,在制備具有多孔結構的人工骨方面具有更大優勢,并能大幅度降低加工的難度。國內外一些專家在人工骨制造方面做了大量研究,在人工骨新材料開發和3D打印技術加工人工骨等方面取得了突破性的進展。3D打印技術能夠加工出采用傳統工藝無法形成的200-500μm的可控的微孔洞結構,并能保證微孔洞之間的連通。
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