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Himed評估不同噴砂磨料在3D打印鈦合金植入物后處理中的應(yīng)用

時(shí)間:2025-05-14 10:14 來源:南極熊 作者:admin 閱讀:

     導(dǎo)讀:隨著基于晶格設(shè)計(jì)的3D打印植入物應(yīng)用的日益廣泛,去除構(gòu)建殘留物而不影響生物相容性或表面純度的能力,已成為醫(yī)療器械制造商的關(guān)鍵需求。
 

△3D打印Ti64脊柱間隔器經(jīng)氧化鋁砂粒噴砂后的SEM圖像

        2025年5月13日,專注于鈦表面處理的生物材料公司Himed日發(fā)布了一項(xiàng)新的研究成果,評估了不同噴砂方法在3D打印鈦合金植入物后處理中的應(yīng)用。該研究集中于使用氧化鋁、玻璃微珠和磷灰石磨料對Ti64脊柱間隔器的后處理效果,評估了每種方法在去除殘留構(gòu)建材料的同時(shí),保持生物相容性表面的能力。
相關(guān)研究背景
      隨著增材制造技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,鈦合金植入物在骨科手術(shù)中的使用日益增多。然而,3D打印過程中常會(huì)在鈦植入物的表面殘留松散結(jié)合的球形顆粒,這些顆粒通常會(huì)影響植入物的長期生物相容性和骨整合效果。為了消除這些殘留的構(gòu)建材料并優(yōu)化表面性能,表面處理技術(shù)顯得尤為關(guān)鍵。
     Himed公司的研究團(tuán)隊(duì)通過掃描電鏡(SEM)和能量色散X射線光譜(EDX)分析,比較了三種常見噴砂介質(zhì)的效果——氧化鋁、玻璃微珠和磷灰石。在使用這些噴砂介質(zhì)對3D打印Ti64脊柱間隔器進(jìn)行處理后,結(jié)果表明只有磷灰石磨料能夠在經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)的ASTM F86鈍化處理后,留下干凈的鈦表面。
      盡管氧化鋁和玻璃微珠噴砂能夠去除殘留的鈦珠,但這兩種方法都可能在鈦表面引入新的污染物。氧化鋁的高硬度(9級莫氏硬度)會(huì)在表面留下難以去除的磨料殘留物,而玻璃微珠則會(huì)引入硅基顆粒,這些顆粒在植入物表面難以清除,且會(huì)改變鈦表面的化學(xué)成分,可能對長期生物相容性產(chǎn)生負(fù)面影響。

 

△噴砂后的SEM圖像


磷灰石磨料的優(yōu)勢與骨整合
      與氧化鋁和玻璃珠相比,磷灰石磨料是一種基于磷酸鈣的生物相容性材料。研究表明,磷灰石磨料不僅有效去除了殘留的3D打印鈦珠,而且能在后處理過程中保持植入物表面結(jié)構(gòu)的完整性,不會(huì)引入有害污染物。這一特點(diǎn)使得磷灰石磨料成為3D打印醫(yī)療植入物后處理的優(yōu)選材料之一。
      根據(jù)2019年發(fā)表在《JMIR Biomedical Engineering》期刊上的文獻(xiàn)綜述,種植體表面的粗糙度對骨-種植體接觸(BIC)和機(jī)械固定至關(guān)重要。噴砂和酸蝕技術(shù)能夠通過創(chuàng)建微米和納米級紋理促進(jìn)成骨細(xì)胞的活動(dòng),從而提高骨整合效果。然而,表面化學(xué)性質(zhì)的不一致性(例如嵌入的噴砂介質(zhì))可能會(huì)影響植入物的治療效果。因此,選擇合適的噴砂介質(zhì),對確保植入物的生物相容性和長期效果具有重要意義。

 

△這些圖像顯示了使用MATRIX MCD作為磨料處理后樣品的表面狀態(tài)


3D打印植入物的磨料MATRIX MCD
      相關(guān)測試采用了Himed開發(fā)的磷灰石磨料MATRIX MCD,該磨料由羥基磷灰石和磷酸三鈣組成,具有完全可溶性且鈍化后不留殘留物。最初開發(fā)用于牙種植體的羥基磷灰石涂層前處理,目前已廣泛應(yīng)用于3D打印骨科組件。MATRIX MCD的粒徑小于53微米,能夠深入多孔種植體的內(nèi)部腔體,賦予內(nèi)外表面均勻的粗糙度。SEM成像和ASTM F86標(biāo)準(zhǔn)處理結(jié)果顯示,表面未見嵌入污染物。
     Himed表示,通過調(diào)整顆粒大小、噴砂壓力和噴砂時(shí)間,可以精確控制表面粗糙度,研究中的粗糙度范圍為1.0至3.2微米R(shí)a,符合促進(jìn)細(xì)胞粘附和組織整合的目標(biāo)值。與較硬磨料不同,磷酸鈣配方能夠在不影響植入物幾何形狀和公差的前提下優(yōu)化表面。EDX掃描顯示,MATRIX MCD處理后無珠子殘留,亦無二次污染,原始設(shè)計(jì)特征得以保留。


 

(責(zé)任編輯:admin)

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