供稿人:仝帥康 高琳 供稿單位:西安交通大學(xué)機(jī)械制造系統(tǒng)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 發(fā)布日期:2022-11-01
近些年來(lái),金屬生物材料在承重骨科植入物中的應(yīng)用引起了廣泛的關(guān)注。Ti6Al4V是骨科中最常用的鈦合金,因?yàn)樗哂袃?yōu)異的耐腐蝕性和生物力學(xué)性能。然而,由于Ti6Al4V的生物惰性和高彈性,其骨整合并不令人滿意,這可能會(huì)阻礙早期骨植入固定和長(zhǎng)期穩(wěn)定性,導(dǎo)致無(wú)菌性松動(dòng),并阻礙其廣泛應(yīng)用。鉭(Ta)是一種生物活性金屬,具有優(yōu)異的成骨性能和良好的生物相容性,但其廣泛的適用性受到相對(duì)較高的處理成本和高密度的限制。
因此,開(kāi)發(fā)Ti6Al4V/Ta復(fù)合支架具有重要意義,可以將Ti6Al4V的優(yōu)異力學(xué)性能和Ta的顯著骨整合結(jié)合起來(lái),從而克服兩種金屬的缺點(diǎn)。中南大學(xué)聯(lián)合湖南生物醫(yī)學(xué)金屬陶瓷植入物工程研究中心等單位提出使用LPBF(一種AM技術(shù))開(kāi)發(fā)了一種新型的高界面強(qiáng)度Ti6Al4V基多孔Ta支架,其中首先制造Ti6Al4V基板,然后直接在其上制造多孔Ta,通過(guò)這種方法,將多孔鉭結(jié)構(gòu)和固體Ti6Al4V金屬結(jié)合。
圖1 Ti6Al4V基多孔Ta支架的制備和表征
通過(guò)力學(xué)測(cè)試表明,新型支架的壓縮模量和壓縮強(qiáng)度有利于骨的生長(zhǎng),最終界面結(jié)合強(qiáng)度遠(yuǎn)高于人皮質(zhì)骨。體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明,該材料具有良好的生物相容性和骨整合性,并且有利于r-BMSC粘附,增殖和對(duì)成骨細(xì)胞的分化??傮w而言,這些結(jié)果表明新型Ti6Al4V基多孔Ta支架具有良好的機(jī)械相容性,生物相容性和骨整合性能,具有巨大的骨科臨床應(yīng)用潛力。
圖2 體內(nèi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的圖像學(xué)分析