澳大利亞的研究人員使用涂覆金剛石的3D打印鈦植入物

近日，澳大利亞研究人員使用金剛石的特性對3D打印材料在醫(yī)學領域的運用取得了突破性進展，人體接受生物醫(yī)學植入物的方式可能得到改善。來自皇家墨爾本理工大學的研究人員首次成功地涂抹了帶有金剛石的3D打印鈦植入物。

這是3D打印金剛石植入物用于生物醫(yī)學和骨科的第一步，涉及人體肌肉骨骼系統(tǒng)的外科手術(shù)。盡管鈦可為醫(yī)療級別和患者特定的植入物提供快速、準確和可靠的材料，但我們的身體有時會拒絕使用這種材料。這是由于鈦上的化合物會阻止組織和骨有效地與生物醫(yī)學植入物相互作用。而人造金剛石卻為這個問題提供了一個物美價廉的解決方案。

RMIT研究使用的實驗植入物是個空心立方體，采用選擇性激光熔融技術(shù)(SLM)和鈦3D打印。打印完成后再用化學氣相沉積法在植入物表面覆上鉆石涂層，這層工藝要求溫度超過1000℃。研究人員使用超分散金剛石(DNDs)作為鉆石涂層的材料，DND這種材料由TNT和RDX的爆炸性混合物的合成制成。據(jù)說，DNDS這種材料“比鈦粉便宜”，且適用于3D打印植入物。

涂層是通過微波等離子體工藝在墨爾本納米制造中心制造的。鈦支架與金剛石相結(jié)合，形成生物材料。據(jù)相關(guān)人員介紹，這項技術(shù)推出還需要好幾年的時間，但我們所做的這是第一步，在病人可以使用之前，還需要采取很多步驟，這是一次漫長而不可思議的結(jié)果中的關(guān)鍵一步。

將帶有金剛石涂層的立方體和普通鈦植入物分別植入哺乳動物細胞，并保持在模擬體液中生物活性的條件下，兩種不同植入物進行比較。帶有涂層的植入物不僅促進了更好的細胞附著到下面的金剛石鈦層，而且促進了哺乳動物細胞的增殖。金剛石增強活骨和人造植入物之間的整合性，并減少長時間的細菌附著。

金剛石作為3D打印材料是非常有效的，因為碳是人體的主要組成部分。碳具有與人體令人難以置信的生物相容性，我們的身體很容易接受金剛石，并將其作為復雜材料界面的平臺。

目前，醫(yī)療骨科方面3D打印技術(shù)制造的人工椎體，使用的材料是鈦合金，在樞椎部位第一和第三椎體之間放入3D打印人工椎體，并用鈦合金螺釘將其固定，應用3D打印的人工定制樞椎，作為脊椎外科內(nèi)植物，進行脊椎腫瘤治療以后的穩(wěn)定性重建的。

人體的脊椎骨骼形狀非常不規(guī)則，傳統(tǒng)的制造手段植入后只能做到部分貼合，牢固性也大打折扣。植入之后可能出現(xiàn)的松動，在脊柱和神經(jīng)密切相關(guān)的部位，一點松動就能給病人帶來極大的痛苦，所以即便手術(shù)完成了，但在日后的康復中會遇到很多問題。 (風凰科技)