《表1|3D打印技术制备金属基生物材料特点》

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《3D打印金属基生物材料工艺和临床应用的问题与趋势》

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植入物的临床成功与否不仅取决于出色的耐腐蚀性和良好的组织反应，还取决于其功能设计[19]。传统致密的金属植入物由于其密度、刚度和弹性模量比骨组织差异大，容易引起应力屏蔽效应，导致植入物无菌性松动[20]。由钛合金粉末制备的多孔金属植入物可以改变孔隙梯度孔径、不同的孔及孔之间的三维分布设计，改善金属植入物的弹性模量[21]。此外研究表明，多孔钛合金植入物具有良好的骨向内生长能力，支持人体骨细胞的生长，增大植入物接触表面积，并在植入物和骨骼之间形成牢固的扭转锁，显著提高植入物的成功率[22]。多孔结构的另一个显著特征是其高比表面积，可以通过表面改性改善3D打印多孔医用金属植入物的表面生物活性、耐磨性和抗凝性，进一步提高稳定性和长期有效性。目前，选择性激光融化和电子束熔化是3D打印钛合金最常用的技术[23]。临床组织学实验表明，3D打印植入物比常规植入物具有更快的骨整合率[24]。上述对钛基材料的研究大多集中在微观结构和机械特性的改进上，因此在生物相容性方面仍有很大的验证空间。有学者通过体内实验研究选择性激光融化和电子束熔化制备钛合金植入物的生物相容性[25]。PALMQUIST等[26]将电子束熔化打印的多孔和无孔致密TC4植入物分别植入绵羊两侧的股骨及背部皮下评估其骨整合能力，结果显示，在植入26周后多孔和无孔植入物表现出良好的软组织生物相容性和高度的骨整合度，且多孔植入物与骨骼的接触率更高，最高可达57%，表明电子束熔化制备的多孔TC4植入物在骨骼和软组织修复中具有一定的发展前景。除了这些研究结果外，近年来还报道了一些成功植入3D打印钛植入物的手术，这些报告表明个性化的医疗植入物可减少手术和住院时间，从而降低总体医疗成本，证实了3D打印钛基金属材料在临床应用中具有巨大的潜能。