增材制造金属骨植入体在表面改性方面的最新进展

来源：AMF增材制造前沿

表面改性技术对于提高骨-植入体界面的力学性能和生物相容性至关重要。通过粉末床熔融等增材制造（AM）技术，不锈钢、钛和可降解合金等金属生物材料，可用于制造适合颅面、躯干和四肢骨重建的植入体。后续的喷砂、化学处理常用于改善植入体的表面特性，而功能性涂层和微纳结构不仅提升了植入体与骨组织的机械和生物相互作用，还有助于控制药物释放和增强抗菌性能。

研究难点或瓶颈
主要难点包括如何有效消除AM过程中产生的固有缺陷，例如未熔融的粉末、微裂纹和较高的表面粗糙度。涂层方面该如何确保均匀性和长期稳定性，以及如何在不牺牲力学性能的情况下实现涂层与金属基底的强结合。此外，可降解金属的增材制造如何通过调节工艺参数得到较好的效果，降解速率与骨组织愈合速率的匹配。

展望
表面改性技术与AM技术的结合，对于提高植入物的生物相容性、骨整合潜力和抗感染能力至关重要。常见的表面改性策略包括机械和化学干预，以及激光表面处理和溶胶-凝胶涂层等先进方法。然而，涂层的长期稳定性和均匀性是挑战，影响植入物的有效性和生物相容性。未来研究应开发新的涂层材料和应用技术，在个性化医疗背景下以确保长期稳定性和均匀性。新兴的激光技术在创造微米和纳米级表面纹理方面的应用，能够显著影响细胞行为，增强骨整合和抗感染能力。随着对植入物材料、表面特性和生物反应之间相互作用的深入理解，表面工程在优化AM骨植入物性能方面的作用日益重要。

引用论文
Jianhui Li, Haitao Fan, Hui Li, Licheng Hua, Jianke Du, Yong He, Yuan Jin. Recent Advancements in the Surface Modification of Additively Manufactured Metallic Bone Implants. Additive Manufacturing Frontiers, Volume 4, Issue 1, 2025, 200195.

https://doi.org/10.1016/j.amf.2025.200195.

文章链接：https://www.sciencedirect.com/sc ... i/S295043172500005X



关于团队

贺永（通信作者），浙江大学求是特聘教授，国家杰出青年科学基金获得者，流体动力基础件与机电系统全国重点实验室副主任，Bio-Design Manufacturing 期刊副主编、Biofabrication期刊编委。从事增材制造(3D打印)、生物制造等方面的研究工作，主持杰青、重点、优青、联合基金重点等国家自然科学基金6项，出版生物3D打印专著2本，授权发明专利50余件。在Science Translational Medicine, Nature Reviews Bioengineering, Nature communications，Science Advances等期发表SCI论文100余篇，H因子66，论文被引1.3万余次。担任中国生物材料学会先进制造分会副主任委员，中国机械工程学会生物制造分会常务委员，创建EFL品牌(Engineering for life)，致力于医工交叉研究及成果转化。

金育安（共同通信作者），宁波大学教授，博士生导师，长期致力于3D打印多功能结构与器件的研究。以第一作者或通讯作者身份发表SCI/EI收录论文38篇，其中包括18篇TOP期刊论文，以及2篇ESI高被引/热点论文，论文总引用次数已达2500余次，H指数为26。主持国家自然科学基金项目2项、浙江省自然科学基金项目2项及宁波市青年科技领军人才项目，已授权国家发明专利19项。

团队研究方向
3D 打印多功能结构与器件

近年团队发表文章
[1] Qunyao Zhang, Yuan Jin*, Yong He, et al. Hierarchically structured hollow PVDF nanofibers for flexible piezoelectric sensor, Chemical Engineering Journal, 2024(498): 155661.

[2] Yanru Mu, Yuan Jin*, et al. Mechanical performance of interpenetrating phase composites with multi-sheet lattice structures. International Journal of Mechanical Sciences, 2024, 276: 109369.

[3] Jianhui Li, Yong He*, Yuan Jin*,et al. Bone implants with triply periodic minimal surface architectures: design, fabrication, and biological performance, Bio-Design and Manufacturing, 2024.

[4] Yanru Mu, Yuan Jin*, et al. Mechanical properties of a novel hierarchical cellular structure architectured with minimal surfaces and Voronoi-tessellation, Composite Structures, 2023(325):117160.

[5] Weiwei Wang, Yuan Jin*, et al. A novel tubular structure with negative Poisson's ratio based on gyroid-type triply periodic minimal surfaces, Virtual and physical prototyping, 2023(18):e2203701.