解析基于生物相容性材料的3D打印骨骼修复技术的研究与应用(2)
生物相容性材料并不一定需要做到完全降解消失，其中医用高分子材料中非降解材料的使用使得骨骼修复手术有了新的方向。目前具有生物相容性的非生物降解高分子材料包括聚芳醚酮、聚乙烯醇、超高摩尔质量聚乙烯，以及它们与纳米羟基磷灰石的复合材料。目前非可降解医用塑料在骨骼修复中的研究较少，刘瑞等采用碳纤维增强型聚芳醚酮植入下颌骨，并研究了材料的生物相容性和生物活性。最后发现与聚醚醚酮纯树脂相比，碳纤维增强型聚醚醚酮不仅有优秀的力学性能，而且植入后免疫反应小，具有良好的生物相容性及生物活性。虽然只是动物实验，但是这项实验足以验证非可降解高分子材料在骨骼修复手术中应用的潜力。
与单一组分或结构的生物材料相比，复合生物材料的性能具有可调性。由于单一生物材料用3D打印制成产品会存在一定的不足，将两种或者两种以上的生物材料有机复合在一起，复合材料的各组分既保持性能的相对独立性，又互相取长补短，优化配置，大大改善了单一材料应用中存在的不足；但是对于理化性质差异较大的两种材料，如何利用打印的方法将它们很好地融合在一起，发挥它们组合的最大优势也是目前研究的热点之一。
1.2生物陶瓷材料
生物陶瓷材料与生物组织有着优异的亲和性，并具有良好的物理和化学稳定性。其中一些具有高强度、低密度、耐腐蚀的生物陶瓷常被用于医学骨代替物或者辅助支架。虽然生物陶瓷在医学上的应用已经可以追溯到18世纪初期，但是自身材料的硬且脆的特点，使得加工难度很大，从而导致医疗成本高昂难以普及。随着3D打印技术的发展成熟，部分生物陶瓷可通过3D打印的方式进行加工，不仅成型周期和成本都有所下降，对于其产品结构复杂程度更是有了巨大的提升。以往生物陶瓷的应用主要集中在牙齿、骨骼紧固螺栓等简单细小的零件上，而3D打印技术带来的变化使得生物陶瓷材料更为广泛地应用在下颌骨、髋关节、股骨等复杂的大型骨骼代替物。生物陶瓷材料主要用于整形外科、牙科和脊柱外科等领域，是一种非常具有前景的骨骼修复材料。
目前生物陶瓷材料主要有磷酸钙、双相磷酸钙和硅酸钙/β－磷酸三钙等。生物陶瓷除了用于制造骨骼代替物，还可以通过3D打印制造骨骼组织支架。其中，羟基磷灰石做的支架能够促进神经鞘干细胞分化成骨细胞，双相磷酸钙支架中β－磷酸三钙则有促进细胞骨性分化的作用，硅酸钙/β－磷酸三钙支架中的硅元素的释放有利于促进骨样细胞形成骨因子，进而促使细胞的骨性分化。从大量研究文献中可知，生物陶瓷材料普遍具有与松质骨十分相近的抗压强度和骨诱导性，不过，生物陶瓷材料由于采用3D打印，因此需要在高温环境下进行，如果过程中对成型制品进行活性涂层或生物药物的涂覆，会因为高温失去活性。另一个缺陷在于一般生物陶瓷材料力学性较脆，抗剪切性差，所以目前3D打印的生物陶瓷支架还停留在硬组织上的应用。
早期使用熔融喷射3D打印技术时，硅酸钙/β－磷酸三钙液化后没有凝固的能力，并且其与水混合会出现影响喷射效果的小晶粒，使得在熔融喷射3D打 印中难以实现该生物陶瓷材料的应用。袁景等采用一定浓度的柠檬酸与β－磷酸三钙混合，发现在特定温度下其β－磷酸三钙可变成均匀的口香糖状喷涂态，并能够自行凝固，这使得β－磷酸三钙可作为熔融喷射3D打印的基材，为3D打印制备骨组织支架做出了开创式的贡献。随后对于生物陶瓷在其他3D打印技术中的应用也有不少研究，黄志红等分别利用光敏树脂选择性固化（SLA）、粉末材料选择性烧结（SLS）、丝状材料选择性熔覆（FDM）、箔材叠层实体制作（LOM）等3D技术，将羟基磷灰石或磷酸三钙用于制造人工骨，对比各种3D打印技术对于该材料的成型工艺的差异性，总结发现骨组织支架制造较为适合采用SLS，而对于低成本的替代人工骨制造则采用FDM比较合理。
(责任编辑：admin)
未来，3D打印将为供应链带
选区激光熔化SLM过程中打
3D打印热潮已过，下步将如
干货：3D打印在一汽大众汽
3D打印机为何能在环保问题
3D打印为供应链带来意想不
各类3D打印成型技
