荷蘭代爾夫特理工大學的研究人員發(fā)現(xiàn)3D打印的可生物降解的鎂支架在關(guān)鍵尺寸骨缺損的再生中可能具有廣闊的應(yīng)用前景。盡管這種方法并非沒有局限性，但研究人員認為，所使用的溶劑澆鑄3D打?。⊿C-3DP）方法在制造鎂基多孔支架方面具有“前所未有的可能性”?！版V基材料被認為是整形外科領(lǐng)域中一種有希望的新型生物材料，因為它可以在體內(nèi)逐漸降解，同時刺激骨骼再生，并有助于骨骼缺陷的愈合。”代爾夫特大學生物力學系的Zadpoor，也是參與這項研究的研究人員之一。 “因此，制造多孔鎂植入物引起了越來越多的興趣?！?/span>

從鎂支架的印刷試驗獲得的結(jié)果。通過溶劑噴涂3D打印鎂支架/ Acta Biomaterialia的圖像

骨科生物材料

少數(shù)大學研究小組最近開始使用增材制造制造鎂基材料，其中選擇性激光熔化（SLM）是常用的方法之一。但是，由于鎂的高易燃性以及最終生產(chǎn)零件中的不良成分變化，操作安全性受到挑戰(zhàn)，因此使用這種方法的成功受到很大限制。

瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院的材料研究人員采用另一種方法，開發(fā)了一種基于增材制造的程序，使用3D打印的鹽模板制作具有規(guī)則孔隙率的鎂支架。盡管這項工作只是宣布時的概念證明，但參與研究的研究人員認為，這些鎂支架具有制造可生物吸收的骨植入物的潛力。

ETH研究人員打印的鹽結(jié)構(gòu)（中心）3D模板。圖片來自蘇黎世聯(lián)邦理工學院。

除了基于鎂的研究之外，還有3D打印支架的其他一些實際應(yīng)用。去年，來自英國動物健康基金會（AHT）和東英吉利大學（UEA）的科學家使用了3D打印的BendLay聚碳酸酯長絲支架來支持馬的骨骼再生。這些3D打印支架用于成功進行體外成骨細胞，證明了通過稱為細胞接種的過程生成3D骨構(gòu)建體的可行性。

最近，德克薩斯A＆M大學生物醫(yī)學工程系的科學家通過對新生物材料的開發(fā)進行研究，在3D生物打印功能組織領(lǐng)域取得了進展。該領(lǐng)域的早期跡象表明，增材制造可用于治療諸如關(guān)節(jié)炎，骨折，牙齒感染和顱面缺陷之類的缺陷和病癥。

SC-3DP研究

鎂支架的制造步驟和設(shè)計結(jié)構(gòu)示意圖。鎂支架/ Acta Biomaterialia的溶劑澆鑄3D打印圖像。

對制備的油墨進行了流變學分析，分別以54％，58％和62％的體積填充鎂粉，以揭示支架的粘彈性。粘彈性是指材料在變形時既顯示粘性又顯示彈性的特性。還進行了支架的熱重分析（TGA），傅立葉變換紅外光譜（FTIR），碳和硫分析以及掃描電子顯微鏡（SEM），這表明脫脂和燒結(jié)的步驟很可能是一個步驟。最終產(chǎn)物支架具有高孔隙率，包含分層且相互連接的孔。根據(jù)研究人員的說法，這項研究首次證明了SC-3DP技術(shù)可以成功地制造出鎂基多孔支架材料，并有可能被用作骨替代材料。

點評：在現(xiàn)代醫(yī)學中，臨界大小的骨缺損的再生仍然是臨床上的挑戰(zhàn)，通常需要植骨材料。以前，科學家已經(jīng)使用生物惰性鈦和PEKK等傳統(tǒng)材料進行3D打印植入物。然而，這些金屬通常需要第二次手術(shù)以去除植入物。另外，為這些應(yīng)用而設(shè)計的可用移植物和許多現(xiàn)有的合成生物材料不能滿足所有的臨床要求，這意味著需要開發(fā)新一代合適的骨替代物。

特別是，SC-3DP方法具有巨大的潛力，可以克服目前用于制造多孔鎂支架的其他AM技術(shù)的材料，技術(shù)和結(jié)構(gòu)限制。根據(jù)研究結(jié)果，SC-3DP具有多種優(yōu)勢，例如在環(huán)境條件下進行3D打印，易于調(diào)整墨水成分，設(shè)備投資低以及具有制造具有分層孔和所需合金成分的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的潛力。SC-3DP方法也已證明在鋼，鐵，鈦基和鎳基微桁架的增材制造中是可行的。

所制成樣品的宏觀照片：（a）3D打印樣品，（b）在650°C下燒結(jié)5分鐘的樣品，

以及（c）從μCT圖像重建的燒結(jié)樣品。鎂支架的溶劑澆鑄3D打印/ Acta Biomaterialia。

該領(lǐng)域的未來研究