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钛合金3D打印医用产品的生物安全性

2020-12-15 09:58:08

     医用钛合金生物性能优异,耐腐蚀性好,比强度高, 耐疲劳性好,生物相容性极佳,且力学性质接近人体骨 骼,已广泛用于个性化医疗领域。据统计,2014至2016 年,钛加工材料在医药领域的应用分别达到了698吨、 884吨和1 834吨,其中2016年的增长率高达107%。 随着越来越多的试验研究和临床应用,钛合金在牙科和 骨科材料方面的应用越来越具有突出的优越性。

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目前很多学者都在致力于研究3D打印技术用于个 性化医疗领域的适宜性。刘一帆等应用SLM工艺生产钛加工件可摘局部义齿支架,并对其适合性进行研究,指出SLM技术制作的钛合金可摘局部义齿支架的适合性 基本满足临床要求。陈光霞等针对传统制造方法在钛 及钛合金可摘除局部义齿支架制造中的不足,使用自主 开发的SLM快速成型设备及相关的软件控制系统生产义齿支架,并进行了大量的工艺试验研究,不断优化工艺参数,制造出钛合金可摘除局部义齿支架。证实SLM技术完全可以满足钛及钛合金支架的生产要求。

医用材料对于生物性能的要求极高,生物相容性是 医用材料应用于人体后与机体之间发生相互作用,医用 材料与人体机体对相互作用的反应能力能够保持相对 稳定而不会相互排斥。金属钛具有同素异构相转变, 可由低温α相转变为高温β相。早在20世纪40年代初期, Bothe等首先把纯钛引入到生物医学领域,随后,Branemark将纯钛用于口腔种植体后,纯钛作为外科植 入件材料得到大范围应用。纯钛等α型钛合金虽然在生 理环境中抗腐蚀性能优良,但其强度较低、耐磨性较差, 从而限制了骨科领域的使用。

     由于3D打印技术有不同的成型原理,各种技术受能 量来源、成型方式、工艺参数等的影响,在实际应用中, 有必要根据具体情况对3D打印的成型方式、工艺参数等 进行调整、优化和改进。3D打印制造技术虽然短时间内 还不能与传统制造并驾齐驱,但它正被应用于医疗器械 原型制作、零部件以及直接制作高度定制或工艺复杂但 产量较少的器械物件等。随着原材料、制造设备、关键 工艺技术等方面的不断突破,3D打印技术在医疗器械领 域的应用将越来越广泛。

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