供稿人:仝帥康 高琳 供稿單位:西安交通大學機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室 發(fā)布日期:2022-11-01
近些年來,金屬生物材料在承重骨科植入物中的應用引起了廣泛的關注。Ti6Al4V是骨科中最常用的鈦合金,因為它具有優(yōu)異的耐腐蝕性和生物力學性能。然而,由于Ti6Al4V的生物惰性和高彈性,其骨整合并不令人滿意,這可能會阻礙早期骨植入固定和長期穩(wěn)定性,導致無菌性松動,并阻礙其廣泛應用。鉭(Ta)是一種生物活性金屬,具有優(yōu)異的成骨性能和良好的生物相容性,但其廣泛的適用性受到相對較高的處理成本和高密度的限制。
因此,開發(fā)Ti6Al4V/Ta復合支架具有重要意義,可以將Ti6Al4V的優(yōu)異力學性能和Ta的顯著骨整合結合起來,從而克服兩種金屬的缺點。中南大學聯(lián)合湖南生物醫(yī)學金屬陶瓷植入物工程研究中心等單位提出使用LPBF(一種AM技術)開發(fā)了一種新型的高界面強度Ti6Al4V基多孔Ta支架,其中首先制造Ti6Al4V基板,然后直接在其上制造多孔Ta,通過這種方法,將多孔鉭結構和固體Ti6Al4V金屬結合。
圖1 Ti6Al4V基多孔Ta支架的制備和表征
通過力學測試表明,新型支架的壓縮模量和壓縮強度有利于骨的生長,最終界面結合強度遠高于人皮質骨。體外和體內(nèi)實驗表明,該材料具有良好的生物相容性和骨整合性,并且有利于r-BMSC粘附,增殖和對成骨細胞的分化。總體而言,這些結果表明新型Ti6Al4V基多孔Ta支架具有良好的機械相容性,生物相容性和骨整合性能,具有巨大的骨科臨床應用潛力。
圖2 體內(nèi)動物實驗的圖像學分析