3D打印技术又称为増材制造(Additive Manufacturing),可实现"自由制造",缩短了开发时间,原材料利用率高,目前在航空航天、建筑、医疗、电子等领域的应用日益普及,扩大了各行业的发展空间。选择性激光烧结是3D打印技术的一种,利用纤维激光逐层熔化烧结金属粉末的方式来构造物体。这种新兴技术不仅避免了制作过程中化学污染,并且能够设计任意尺寸和内部结构来进行齿科或整形外科的个性化定制。3D打印的牙种植体及骨替代体在生物医学领域的应用已获得认可,可构建出多孔甚至仿骨小梁不规则多孔形态,以达到更佳的体内骨结合效果。采用的MLab cusing R系列为工业级金属3D打印机,可制备多种金属及合金材料,采用100W纤维激光,精度可达到化0.05mm。钦合金试件加工完成后经过金属粉末清理及热加工成型,防止元件内部残留金属粉末,释放加工时产生的残余应力。完成后的钛合金试件表面具有微粗糙度,有利于成骨细胞黏附与迁移,是形成骨结合的基础。实验所制作的长条形,圆盘形多孔试件与3D数字模型偏差小,孔隙大小一致,贯通良好,内部结构精细,而多孔螺纹种植体存在制作缺陷,螺纹周围存在封闭的内孔,由于设计时难以避免螺纹覆盖部分孔隙,在外部螺纹构建时熔融的钛粉覆盖在原孔隙表面导致孔隙封闭,降低了有效孔隙率。
钛种植体的表面处理一直是口腔种植领域研究的热点,旨在提高钛表面生物活性,并简化制备方法避免化学污染保证生物安全性。羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)是人体硬组织(骨及牙齿)的无机相成分,具有优良的生物相容性和骨诱导性,但因其脆性大、强度低,因此需要与其他无机或有机物合成复合物以保证结合强度及涂层致密性。壳聚糖(chitosan,CS)是由几下质脫乙醜所得,无细胞毒性,生物可降解,并且具有抗氧化和促进伤口愈合的作用,与HA结合可兼有良好的柔初性和硬度,实验证明该复合涂层能够提高体内骨结合,并且具有巨大的比表面积和高表面活性,能够黏附和传递药物,例如加载庆大霉素可有效抑制金黄色葡萄球菌生长预防早期种植体周困炎。Chang等研究表明种植体表面微孔隙有利于成骨细胞早期黏附与增殖,而390um左右的大孔径利于后期骨长入,而壳聚糖/羟基磷灰石复合涂层与多孔钛结合可形成这种多级粗糖度促进骨结合,应用于口腔种植体对于提高成功率及延长使用寿命都具有重要意义。
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