鈦合金因具有較高的比強(qiáng)度、良好的生物相容性以及耐腐蝕性等優(yōu)點(diǎn) ,在生物醫(yī)療領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用
,常作為骨科植入體材料,其中
,
Ti6Al4V合金是最為常用的一種鈦合金 。然而致密
Ti6Al4V合金彈性模量為110GPa,遠(yuǎn)高于人體骨彈性模量(0.02-20GPa) ,植入人體后會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力遮擋現(xiàn)象
,導(dǎo)致骨吸收、皮質(zhì)骨逐漸變薄
,甚至發(fā)生植入體松動(dòng)
。
多孔結(jié)構(gòu)具有體密度小、比表面積大 、能量吸收性好等特點(diǎn)
,應(yīng)用前景廣泛,近年來廣受國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注
。多孔鈦合金結(jié)合了鈦合金與多孔結(jié)構(gòu)優(yōu)良的物理
、化學(xué)特性,具有功能結(jié)構(gòu)一體化的特點(diǎn)
,可用來模擬人體骨小梁結(jié)構(gòu)
,達(dá)到降低致密鈦合金彈性模量的目的。對(duì)其支桿直徑和單元尺寸進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)可獲得所需的孔隙率與孔徑
,實(shí)現(xiàn)對(duì)力學(xué)性能的調(diào)控
,可為骨科疾病患者帶來福音。
促骨長(zhǎng)成性能研究
多孔結(jié)構(gòu)與人體骨的微觀結(jié)構(gòu)極為相似,其孔隙為細(xì)胞的黏附、擴(kuò)散及分化等過程創(chuàng)造了條件,相互聯(lián)通的結(jié)構(gòu)也有利于氧氣與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán),可很好地促進(jìn)骨組織的生長(zhǎng)。大量研究表明,多孔鈦合金的孔徑、孔隙率等幾何參數(shù)對(duì)其促骨長(zhǎng)成能力有著重要的影響,但關(guān)于最優(yōu)的幾何參數(shù)目前尚無統(tǒng)一的定論。
△3種孔徑的多孔鈦板和多孔圓柱
在植入體中的應(yīng)用
目前采用增材制造技術(shù)制備的多孔鈦合金植入體在人體不同部位的修復(fù)和置換中有著不同程度的研究與應(yīng)用,針對(duì)個(gè)體之間的差異性,多孔植入體也逐漸向個(gè)性化發(fā)展。
1、口腔頜面植入體
在口腔頜面外科方面,增材制造技術(shù)在多孔種植體、植入體中的應(yīng)用在總體上仍處于研究階段,國(guó)內(nèi)外相關(guān)的動(dòng)物試驗(yàn)和臨床研究相對(duì)較少,也尚無產(chǎn)品通過食品藥品監(jiān)督管理局的注冊(cè)批準(zhǔn) 。但從現(xiàn)有研究不難看出,其在口腔頜面外科中具有良好的應(yīng)用前景
。
△3種個(gè)性化多孔鈦合金種植體
△個(gè)性化多孔鈦合金下頜植入體
2 、脊柱植入體
△多孔合金椎間融合器
3、髖關(guān)節(jié)植入體
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