钛混合材料3D打印人体关节投入临床

钛、钽元素组成的合金是绝对没有问题的，因为这两种金属都拥有生物相容性，而且其机械属性要由于纯钛。但是钽金属的熔点非常高（超过3000摄氏度），这就意味着将钛金属变成可用于SLM技术的球形金属粉末在经济上基本不可行。而市场上常见的钽粉通常是通过气体雾化形成的长条形粗糙微粒。为了克服这一问题，研究团队将这种粗糙的钽金属粉与另外一种市场上现成的微球形钛金属粉末混合在一起。在将这两种材料混合半天之后，他们观察到这种混合物可以铺设得更加均匀，更便于SLM技术使用。显微镜实验揭示在混合之后钛金属的球形形状仍然保留，这是该混合物可成功用于3D打印的关键。

钛合金是制造膝关节/髋关节植入物的骨科用材的首要选择，钛钽合金将能够减轻“应力遮挡”效应，所谓的“应力遮挡”效应是指植入物的硬度过高导致其邻近的骨骼得不到足够的力学刺激而导致骨质疏松的现象。“这些合金是专门被设计用于骨骼科应用的，甚至有可能在变形后，显示出某种形状记忆能力。钛粉在这里充当了一个滚动媒介的角色。”Wiria解释说：“它推动了钽粉，使SLM的处理成为可能。”通过将一种棋盘式的激光扫描模式上下交替熔融金属或者从一边到另一边的移动来减少热应力，研究人员成功地使用SLM技术制造出了钛钽合金的3D形状。

近日，澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）与墨尔本医疗植入物公司Anatomics，以及一队英国医生联手，为一名61岁的英国患者Edward Evans实施了3D打印钛-聚合物胸骨植入手术，由此实现了全球首创。因为之前，这种植入物一般都会用纯钛制造。这个3D打印的钛-聚合物胸骨是由Anatomics设计，然后由CSIRO位于墨尔本的Lab 22工厂完成打印的。值得一提的是，这已经不是他们的首次合作了 — 早在2014年，他们就曾联手为一名澳大利亚癌症病人3D打印了钛膝盖骨，而后的2015年，他们又为一名西班牙癌症患者3D打印了钛胸骨和肋骨。Anatomics公司执行主席Paul D'Urso表示，由于同时采用了钛和聚合物两种材料，这种新型胸骨植入物能够比之前的纯钛植入物更好地帮助重建人体内的”坚硬与柔软组织“。Evans术后仅12天就能出院，并且目前恢复十分迅速就是最好的证明。