供稿人:仝帅康 高琳 供稿单位:西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室 发布日期:2022-11-01
近些年来,金属生物材料在承重骨科植入物中的应用引起了广泛的关注。Ti6Al4V是骨科中最常用的钛合金,因为它具有优异的耐腐蚀性和生物力学性能。然而,由于Ti6Al4V的生物惰性和高弹性,其骨整合并不令人满意,这可能会阻碍早期骨植入固定和长期稳定性,导致无菌性松动,并阻碍其广泛应用。钽(Ta)是一种生物活性金属,具有优异的成骨性能和良好的生物相容性,但其广泛的适用性受到相对较高的处理成本和高密度的限制。
因此,开发Ti6Al4V/Ta复合支架具有重要意义,可以将Ti6Al4V的优异力学性能和Ta的显著骨整合结合起来,从而克服两种金属的缺点。中南大学联合湖南生物医学金属陶瓷植入物工程研究中心等单位提出使用LPBF(一种AM技术)开发了一种新型的高界面强度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,通过这种方法,将多孔钽结构和固体Ti6Al4V金属结合。
图1 Ti6Al4V基多孔Ta支架的制备和表征
通过力学测试表明,新型支架的压缩模量和压缩强度有利于骨的生长,最终界面结合强度远高于人皮质骨。体外和体内实验表明,该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,增殖和对成骨细胞的分化。总体而言,这些结果表明新型Ti6Al4V基多孔Ta支架具有良好的机械相容性,生物相容性和骨整合性能,具有巨大的骨科临床应用潜力。
图2 体内动物实验的图像学分析