生物陶瓷复材3D打印助力新时代医疗

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一方面: 3D 生物打印作为先进的生产制造技术,广泛的运用于医疗器械制造与骨科、牙科和心脑血管临床治疗等多个领域,技术优势表现为精确度高、可定制化生产,应用优势表现为能够辅助术前规划,降低手术风险;3D生物打印制品具有良好的生物相容性,安全性能高。 另一方面: 生物陶瓷材料是3D生物打印技术发展的物质基础,是促进3D生物打印行业发展的关键因素。生物陶瓷材料不但是3D生物打印行业的重点研发领域,也是资本进入的风口。 进入 21 世纪,人们对医疗健康问题日益重视,然而因交通事故或一些疾病造成人类的组织或骨骼缺损, 依靠患者自身身体或供体(骨髓库)材料修复均存在较大弊端,因此生物材料迅速进入医学人员研究的视野,而生物陶瓷材料作为生物材料三大系列之一,指用作特定的生物或生理功能的一类陶瓷材料,由于没有毒副作用,与生物体组织有良好的生物相容性,越来越受到人们的青睐,生物陶瓷材料可分为生物惰性陶瓷和生物活性陶瓷,生物惰性陶瓷具有力学性能好、耐磨损能力强和化学稳定性高等特点,生物活性陶瓷与生物聚合物结合的复合支架也正被广泛应用于骨组织工程(bone tissue engineering,BTE)中。 生物陶瓷传统加工方法加工人工骨时,自动化程度低,操作比较复杂,获得的人工骨制件比较简单,加工出的细微结构在大小、形状、数量及分布等方面难以满足患者的个性化需求. 而将 3D 打印技术运用到生物陶瓷加工,可加工出形体复杂的骨骼或生物支架,大大减少材料的浪费和后期的加工量,除此之外,利用医学的 CT 影像成型技术,通过反向 3D 建模,可实现患者的个性化需求,且因形态拟合程度高,可减少手术创伤。 在认识到生物陶瓷 3D 打印技术所具有的前景后,我们团队依托哈尔滨工业大学平台,对其进行了更加深入的探索,促进了 3D 打印技术对传统生物陶瓷加工工艺的改进,并在生物陶瓷的成型材料、工艺参数及后处理工艺和多孔结构骨模型的建模等方面都取得了较大的成果。