Исследование прогресса 3D -печати пористого титанового сплава после резекции опухоли

По сравнению с нержавеющей сталью и другими металлическими материалами, титановый сплав с твердой структурой имеет преимущества высокой прочности и хорошей коррозионной стойкости. Тем не менее, модуль упругости все еще слишком высок по сравнению с твердой тканью человеческого тела, и легко продуцировать феномен защиты стресса с окружающей тканью, что приводит к значительному снижению интеграционной способности титановых сплавных имплантатов с костью. Чтобы решить эту проблему, в последние годы исследователи биологии материалов предложили ввести структуру пор в титановые сплавы и успешно подготовили пористые титановые сплавы. Результаты показывают, что пористые титановые сплавы имеют следующие преимущества: (1) уникальная трехмерная проникающая структура способствует адгезии, пролиферации, дифференцировке и минерализации остеобластов, а также к транспортировке питательных веществ и роста костей гистиоцитов, формирование биологической фиксации, улучшение способности интеграции костей и продление срока службы имплантатов; ② Параметры пор могут быть отрегулированы, чтобы регулировать его прочность на сжатие, модуль упругости, плотность и т. Д., чтобы механическое свойство могло бы соответствовать костной ткани, уменьшить или удалить феномен защиты напряжений.

В последние годы разработка технологии 3D -печати обеспечила новый выбор для подготовки пористых титановых сплавов. Технология 3D-печати может завершить точный контроль общей формы пористого титанового сплава в соответствии с анатомической структурой сайта дефекта после резекции опухоли и достичь персонализированной настройки для удовлетворения потребностей восстановления резекции после мощности. Мы разделили 3D-печатные пористые титановые сплавы на две категории в зависимости от того, подвергли ли они функционализации против молнии. Первая категория - пористый титановый сплав, приготовленный технологией 3D -печати без каких -либо модификации поверхности, то есть простые имплантаты сплавного сплава с пористым титаном на 3D (далее «имплантаты пористого титанового сплава»); Вторая категория-это имплантат пористого титанового сплава, подготовленный с помощью технологии 3D-печати после противоопухолевой модификации (далее он называется «имплантатом противоопухолевого пористого титанового сплава»). В этой статье рассматриваются эффективность пористого титанового сплавного сплавного сплава, клиническое применение после резекции опухоли и исследования имплантатов противоопухолевого пористого титанового сплава.

Подготовка, микроструктура и свойства пористых титановых сплавных имплантатов

1.1 Приготовление имплантатов сплавных сплавов пористого титана

Результаты показывают, что готовый пористый титановый сплав, приготовленный традиционными процессами, такими как спекание и пор-образующую среду, имеют разные степени закрытых поров, низкую пористость и плохую связь. По сравнению с традиционным процессом технология 3D-печати моделируется и сформируется с помощью программного обеспечения для компьютерного проектирования, которое имеет быструю скорость формирования и высокую степень свободы и может достичь точного управления параметрами микропоров и общей формы пористых имплантатов сплавов титана Полем В настоящее время широко используемые технологии пористых титановых сплавов 3D -печати в медицинской области в основном включают в себя технологию лазерного избирательного плавления и технологию селективного плавления электронного луча.

1.2 Микроструктура пористого титанового сплавного имплантата

Большое количество исследований показало, что идеальный имплантат пористого титанового сплава имеет пористость от 60% до 90% и размер пор от 300 до 900 мкм, что аналогична человеческой гневной кости и может способствовать остеогенной активности in vitro и Внутренний рост новой костной ткани in vivo. Этот параметр также может быть достигнут с помощью технологии 3D -печати, так что имплантат пористого титанового сплава имеет подходящую пористость, апертуру и высокую связь; Когда он имплантируется в дефект кости после резекции опухоли, имплантат пористого титанового сплава может способствовать образованию биологической фиксации с окружающей костной тканью и восстанавливать стабильность скелетной системы.

1.3 Свойства пористого титанового сплавного имплантата

Свойства пористого имплантата сплавов титана в основном включают механические свойства, устойчивость к износу, коррозионную устойчивость, биобезопасность и гистосовместимость.

Механические свойства. Результаты показывают, что параметры механического свойства пористых имплантатов сплавов титановых сплавов могут быть изменены в определенном диапазоне путем регулировки элементной композиции и микроскопической структуры пор пористых имплантатов сплава титана. Окончательный модуль упругости аналогичен модули человеческой кости (5-30 ГПа), и сила выше, чем у сил сжатия плотной кости человека (100-230 МПа). То есть механическая прочность имплантата увеличивается, в то время как явление защиты напряжений уменьшается.

Устойчивость к износу и коррозии, биобезопасность: в настоящее время наиболее широко используемым пористым титановым сплавным материалом является сплав Ti6al4V. Несмотря на то, что по сравнению с медицинской нержавеющей сталью и сплавом на основе кобальт-хрома, сплав TI6AL4V обладает более сильной устойчивостью к износу и коррозионной устойчивость Сплава Ti6al4V в физиологической среде, особенно элементы алюминия (Al) и ванадий (V) в сплаве Ti6al4V, обладают потенциальными токсическими эффектами, и существует риск распространения на окружающие ткани и вызывает токсические побочные эффекты. В последние годы исследователи биоматериалов в домашних условиях и за рубежом стремятся к разработке новых титановых сплавов с более низкой токсичностью и коррозионной устойчивостью. Исследования показали, что добавление молибдена (МО), циркония (ZR), тантала (TA) и других β-стабильных нетоксичных элементов к титановым сплавам может не только улучшить коррозионную стойкость титановых сплавов, но и улучшить их биологическую зону.

Гистосовместимость: с точки зрения структуры пор и механических свойств эластичный модуль пористых имплантатов сплава титана значительно снижается, что может уменьшить эффект защиты от напряжения между имплантатами и костной ткани и обеспечить подходящее пространство для роста костной ткани. Однако из -за отсутствия биологической активности поверхности и индукции кости у пористого имплантата титанового сплава трудно быстро образовывать стабильную химическую связь с окружающей костной тканью. В настоящее время поверхностная модификация пористых имплантатов сплавов титановых сплавов может еще больше улучшить его поверхностную активность и способность индукции кости. Основные подходы включают: (1) физические и химические процессы используются для преобразования оригинальной пассивированной оксидной пленки пористого титанового сплавного имплантатов в активную оксидную пленку (в основном состоит из TiO2), что может повысить устойчивость к коррозии и биохистокомпативность пористого титанового сплава. имплантаты. ② Биоактивные покрытия, такие как гидроксиапатит (HA), были получены на поверхности пористых имплантатов сплавов титана. Тем не менее, хотя существует множество методов модификации поверхности и базовых исследований пористых имплантатов сплавов титана, из -за громоздких процессов модификации и других причин, никакие продукты покрытия для имплантатов пористого титанового сплава были клинически одобрены соответствующими департаментами.

В контексте технологии 3D-печати имплантаты пористых титановых сплавов могут быть персонализированы и постепенно применяются к клинической практике восстановления после мощности резекции, а простые пористые имплантаты сплава титана без противоопухолевой функционализации достигли хорошей клинической эффективности. Тем не менее, текущие отчеты о клинических применениях в основном являются ранним и среднесрочным наблюдением, и в будущем необходимо более длительное наблюдение, чтобы оценить эффективность клинического применения пористого титанового сплава. Кроме того, нынешнее клиническое использование пористых титановых сплавных материалов представляет собой сплав Ti6al4V, будущая надежда посвятить себя развитию большего количества износа и коррозионной устойчивости, отсутствия потенциальной токсичности пористого титанового сплава. Имплантат антиопубличного пористого титанового сплава в настоящее время находится на стадии исследований и экспериментов по животным in vitro, и ожидается, что он будет постоянно улучшать противоопухолевый механизм противомолочного пористого титанового сплава и успешно применить его к восстановлению и восстановлению и восстановлению и восстановлению и восстановлению и восстановлению и восстановлению и восстановлению и восстановлению и восстановлению и восстановлению и восстановлению и восстановлению и восстановлению и восстановлению Реконструкция после резекции опухоли.