激光选区熔化技术打印具有抗菌功能的多孔植入体
激光选区熔化技术打印具有抗菌功能的多孔植入体
供稿人：杨东、曹毅
发布日期：2017-04-23
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荷兰代尔夫特理工大学研究人员采用激光选区熔化技术(SLM)和等离子体电解氧化（PEO）的方法制备出了一种具备抗菌功能及生物功能的金属多孔植入物。该植入体对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)生物膜的形成有较好的抑制作用，可以极大的降低3D打印假体植入生物体内后面临细菌感染的风险。
具备抗菌功能及生物功能的金属多孔植入体（小鼠股骨）的结构设计主要基于以下四个原则：
- 整个植入体设计为多孔结构可以增大假体的与骨接触表面积，以有利于骨长入及固定。
- 多孔生物性材料的孔隙要大于300um，以有利于骨再生。
- 多孔植入体的直径不能超过500um，以确保植入体可以适应小鼠股骨，并用来评估体外抗菌活性。
- 多孔结构设计符合激光选区熔化技术制造工艺。
图1 激光选区熔化钛合金（Ti-6Al-4V）小鼠多孔植入体设计和形态，经过优化设计的多孔植入体的表面积比实体结构植入体增加了2.75倍。（A）不同纵横比的多孔单元结构;（B）不同纵横比的多孔单元结构宏观电镜照片；（D）图（B）所标注区域的放大视图；（E）图（D）所标注区域粉末未熔颗粒放大视图
图2 等离子体电解氧化法在多孔植入体表面嵌入银离子的过程
图3 PEO表面处理后的多孔植入体对MRSA生物膜的影响
体外抗菌实验结果发现，采用等离子体电解氧化(PEO)表面处理的小鼠多孔植入体对于耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)生物膜的形成有一定的抑制作用。同时，采用等离子电解氧化方法，嵌入银离子的多孔植入体在抗菌实验中通过释放银离子，对MRSA细菌更是起到了抑制和清除的作用（图3）。
文献：
Ingmar A.J. van Hengel， Martijn Riool， Lidy E. Fratila-Apachitei. Selective laser melting porous metallic implants with immobilized silver nanoparticles kill and prevent biofilm formation by methicillin-resistant Staphylococcus aureus[J]. Biomaterials， Available online 28 February 2017.
