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當(dang)3D打印遇上醫療，金屬(shu)(shu)粉(fen)體材(cai)料(liao)成了(le)“定制化植(zhi)入物(wu)”的(de)核心密碼。從骨(gu)科關節到(dao)牙種植(zhi)體，這些能植(zhi)入人(ren)體的(de)金屬(shu)(shu)粉(fen)末(mo)，究竟藏著哪些不為人(ren)知的(de)技術細節？

一(yi)、醫用3D打印的材料進化史

3D打印剛(gang)走進(jin)醫療領域時(shi)，樹脂材料(liao)是“先鋒”，但(dan)只能(neng)做模(mo)型，無法植入人體。隨著技術(shu)突(tu)破，金屬材料(liao)憑借高強(qiang)度、耐腐蝕(shi)性(xing)(xing)和(he)生物相容性(xing)(xing)，逐漸(jian)成為主角——畢竟，材料(liao)的安(an)全性(xing)(xing)和(he)穩定性(xing)(xing)容不得半點(dian)馬虎。

目前，骨科植(zhi)入(ru)物常用的(de)(de)金(jin)(jin)屬粉體材料(liao)主(zhu)要有(you)五大類：不銹鋼、鈷基(ji)合金(jin)(jin)、純鈦(tai)及(ji)鈦(tai)合金(jin)(jin)、貴金(jin)(jin)屬（鉭、鈮等），以及(ji)新興的(de)(de)可吸收金(jin)(jin)屬材料(liao)。它們各(ge)有(you)優劣，有(you)的(de)(de)曾紅(hong)極一時，有(you)的(de)(de)正逐漸“失寵(chong)”。

二、醫用金屬粉體

1. 不(bu)銹鋼：曾(ceng)經的(de)“主力”，如今漸入“冷宮(gong)”

醫用(yong)不(bu)銹(xiu)鋼和工業不(bu)銹(xiu)鋼最大的(de)區別(bie)，在(zai)于(yu)必須耐人體體液腐蝕，且不(bu)能(neng)有有害金屬(shu)離子溶出(chu)。臨床上(shang)常(chang)用(yong)的(de)316L、317L不(bu)銹(xiu)鋼，屬(shu)于(yu)Fe-Cr-NiMo體系，但(dan)短板(ban)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)明顯：

• 彈性模量太(tai)高(gao)（約(yue)200GPa），與人(ren)體骨骼（約(yue)20-30GPa）差距大，容(rong)易產生“應力遮(zhe)擋”，導致骨骼萎縮(suo)；

• 鎳離(li)子溶出是硬傷，可能(neng)引發皮炎、過敏(min)甚至毒性反應；

• 長期植(zhi)入后(hou)腐(fu)蝕問(wen)題加劇，發(fa)炎(yan)、疼痛等不良反應頻發(fa)。

2. 純鈦及鈦合金：骨科(ke)植入(ru)物(wu)的“優等(deng)生(sheng)”

純鈦抗腐(fu)蝕能力強(qiang)，但強(qiang)度低、耐磨性差，更適合口腔(qiang)領(ling)域(yu)(yu)（如牙種植體、義齒），在承重的骨(gu)科領(ling)域(yu)(yu)“力不(bu)從心”。而鈦合金的出現，彌(mi)補了這(zhe)一(yi)短(duan)板(ban)。

鈦合(he)(he)金分三類：α合(he)(he)金（TA）、（α+β）合(he)(he)金（TC）、β合(he)(he)金（TB）。其中，第三代(dai)β鈦合(he)(he)金是目前的(de)研(yan)究熱點，它兼具高強度(du)、低彈(dan)性(xing)模量和優異(yi)的(de)成(cheng)形性(xing)，比(bi)傳統的(de)Ti-6Al-4V合(he)(he)金更適合(he)(he)植入人體。

美國已推薦5種β鈦合(he)金用于醫療領域(yu)，比如TMZFTM（Ti-12Mo-Zr2Fe）、Ti-13Nb-13Zr等，未來有望成為(wei)骨科(ke)植(zhi)入物的“新(xin)主(zhu)力”。

3. 鈷(gu)基(ji)合(he)金：耐磨(mo)耐腐，但“安全性”存爭議(yi)

鈷(gu)基(ji)合金（又(you)稱鈷(gu)鉻合金）是出了名的“硬漢”——耐磨(mo)損、抗腐(fu)蝕，還能耐高溫氧(yang)化，常用(yong)(yong)于關節(jie)置換假體(ti)的連接件。臨床上常用(yong)(yong)的有兩類(lei)：Co-Cr-Mo合金（F75）和Co-Ni-Cr-Mo合金（F562）。

但(dan)它的“軟(ruan)肋”也很突出：金屬離(li)子(zi)溶出的長期(qi)安全性存疑。雖然曾經因(yin)“高耐磨性”被(bei)看好，但(dan)近年來由于(yu)擔心(xin)離(li)子(zi)對人(ren)體的潛在危害，應用范圍已逐漸收縮。

4. 貴金(jin)屬及稀有金(jin)屬：小眾但“專(zhuan)精(jing)”的“醫療尖兵(bing)”

有些看(kan)似“小眾”的金屬(shu)，在醫(yi)用3D打印中(zhong)卻大放異彩：

• 鉭：擁有(you)極佳的(de)生物(wu)惰性，多孔鉭材(cai)料(liao)在髖關節置換、股骨頭壞死治療中已應用80多年(nian)，長期隨(sui)訪證(zheng)明安全(quan)有(you)效；

• 鈮：常作(zuo)為合金(jin)添加(jia)劑，能(neng)改善材料性能(neng)，鈮網可修復頭(tou)蓋骨損(sun)傷(shang)，鈮絲能(neng)縫合神經和肌腱；

• 鋯：表面(mian)能形成氧化陶(tao)瓷層，兼顧金(jin)屬(shu)的(de)(de)強韌(ren)性和陶(tao)瓷的(de)(de)耐磨性，是新一代關節界面(mian)的(de)(de)“潛力選手(shou)”；

• 鉑(bo)：作(zuo)為催化劑用于硅膠植入(ru)物，如人工(gong)腰椎(zhui)間盤，被證實無體內毒性。

這些金屬憑借獨特(te)的(de)生物(wu)相容性，在特(te)定醫療場景中(zhong)不可替代。

5. 可吸收金屬材料：“完成使命就(jiu)消失(shi)”的創(chuang)新(xin)者

還(huan)有(you)一(yi)類(lei)“智能材料”——可吸收金屬，能在體內逐漸降(jiang)解，無需二次(ci)手術取出。目前研究較多的是：

• 鎂基材(cai)料(liao)：降解速度快(kuai)，適合短期支撐的植入物（如骨折固定釘），但純鎂降解太快(kuai)，鎂合金是研(yan)究熱點；

• 鋅基材(cai)料：降(jiang)解速度適(shi)中，生物相容(rong)性好，有望用(yong)于(yu)心血管支架(jia)；

• 鐵基材料(liao)：降(jiang)解慢(man)，適合需要長期支(zhi)撐的(de)場景，但(dan)可能引發局部(bu)炎癥(zheng)反應。

三、醫用(yong)金屬粉體(ti)的“核心(xin)要求”

1.生物相容性：不(bu)引發過敏、炎癥或毒(du)性反應(ying)；

2.力(li)(li)學(xue)匹配：彈性模量、強(qiang)度接近人體骨骼，避免“應力(li)(li)遮(zhe)擋”；

3.耐腐蝕性：在(zai)體(ti)液環(huan)境中穩定，不釋放(fang)有害(hai)離子。

從不銹鋼的“退潮”到(dao)β鈦(tai)合(he)金(jin)的“崛起”，從鉭的“長期服役(yi)”到(dao)可(ke)吸收金(jin)屬(shu)的“智能降(jiang)解”，醫用3D打印金(jin)屬(shu)粉體(ti)的每一次進步，都讓植入物更貼合(he)人體(ti)需求(qiu)。

本文由(you)廣州佳譽醫(yi)療器械(xie)(xie)有限公司/佛(fo)山浩揚醫(yi)療器械(xie)(xie)有限公司聯合編(bian)輯