3D打印用于骨折固定的永久性可植入多孔钽涂层骨板的实验研究

供稿人：尚岩，王富 供稿单位：西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室


近年来，钽金属因其优异的生物活性在骨折内固定方面受到了学者们的广泛关注，但过高的密度和弹性模量限制了其在临床中的应用。多孔钽金属可解决上述问题，但存在制造成本较高和无法利用医学图像数据生产定制植入物等问题。鉴于此，研究人员利用3D打印技术制备出了一种可促进骨生长的多孔钽涂层骨板，以期解决上述问题。

该多孔钽涂层骨板的制备流程主要包括以下几个步骤：a)根据非骨折侧骨的CT数据，建立仿制小梁骨的pTi骨板的三维几何模型；b)以Ti6Al4V球形粉末为原料，在氩气保护的氛围下，打印具有仿小梁骨结构的pTi金属骨板；c)采用气相沉积(CVD)技术在已获得的pTi骨板表面制备钽涂层。图1A1显示了3D打印pTi骨板的微观形貌，其孔径为600±27μm，孔隙率约为75%，放大1000倍后，可以看到pTi表面相对光滑平坦(A2)。从图1 B1可以看出，pTi表面有一层紧密的钽涂层，而pTi基体完全被钽涂层覆盖。多孔钽涂层骨板的孔径为550±42μm，孔隙率约为70%，将钽涂层放大到1000倍(图1 B2)，可以看出钽颗粒的聚集形成了钽涂层。

图1 (A1,A2)pTi骨板,(B1,B2)钽涂层pTi骨板和(C1,C2)钽涂层pTi骨板横截面的电子显微镜扫描(SEM)图像

图2 骨板的力学性能试验:(A)pTi骨板及钽涂层pTi骨板的抗弯强度；(B)pTi骨板及钽涂层pTi骨板的抗拉强度

之后研究人员对该多孔钽涂层骨板的生物力学性能、体外生物活性、生物相容性等进行了研究并进行了动物体内实验。结果表明，该骨板可有效固定骨折处而不会产生应力屏蔽，同时与传统的金属接骨板相比，这种新型接骨板可以促进骨折愈合，长期植入后其结构可以融入宿主骨而不会对骨组织产生负面影响。这些结果证明了多孔钽涂层骨板作为一种潜在的骨折内固定装置的可行性和有效性。
参考文献：

    刘宝义，马志杰，李俊雷，等。 3D打印永久性可植入多孔钽涂层骨板用于骨折固定的实验研究[J]. 生物活性材料，2021：09.009。