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国外采用赢创PEEK首次推出完整孔隙率的3D打印多孔医疗植入物


             
美国3D打印初创公司 FossiLabs 近期发布消息称,其利用熔融制造技术(FFF)首次3D打印出了“完全”多孔可植入PEEK骨状结构,其定义的区域具有完整、可控的孔隙率和先进的亲水性,可促进骨整合。


图 3D打印PEEK多孔材料,源自 FossiLabs 官网


FossiLabs 在新闻中表示,该植入物基于赢创的Vestakeep PEEK材料(一种专为熔丝制造工艺 FFF 设计的聚合物单丝),其增加的表面积和充分的孔隙率可促进新的骨骼生长,同时羟基磷灰石(HA)纳米涂层表面具有高度亲水性,有利于细胞的粘附。


           

3D打印多孔PEEK医疗材料是骨科应用开发难点


据了解,在骨科植入手术中,与金属植入物相比,PEEK材料植入物主要具有两大优点。


一是 PEEK 的弹性模量与皮质骨相近,尤其是碳纤维增强PEEK,它的弹性模量与皮质骨的弹性模量更为接近。这种近似或匹配的弹性模量在一定程度上削弱或消除了应力屏蔽效应,可以促进种植体与骨组织的骨整合,保证PEEK种植体的长期稳定性。


二是PEEK半刚性棒可以通过X射线、CT或MRI扫描,无伪影,因此更容易监测骨生长和愈合过程,同时具备重量轻、生物相容性好、耐磨性好等优点,能有效避免磨损颗粒引起植入物周围的炎症和骨溶解。



图 PEEK颅骨植入物,源自网络


但是,PEEK材料植入物也有它的缺陷。


由于其相对疏水的表面,PEEK具有较低的表面能,这限制了细胞的粘附,同时PEEK的这种生物惰性会导致植入物和宿主骨组织之间的骨整合不良,临床上容易出现种植体移位、笼状或假性关节等并发症。


理想的PEEK表面应能使细胞粘附、增殖、成骨细胞分化,促进PEEK种植体表面矿化,并产生大量的骨融合。为了达到此目的,常用的方法有填充生物活性陶瓷、纤维增强以及PEEK的多孔化。

                     

图 使用Bond 3D技术打印的PEEK精细多孔结构,采用威格斯PEEK材料


目前常见可用于制备PEEK多孔结构的3D打印技术有SLS、3DP以及FDM,其中3D打印植入式医疗级PEEK的唯一可行选择是通过SLS技术(EOS),但这成本要高得多。而此次 FossiLabs 采用FDM技术制备的PEEK多孔医疗植入物,显然还具有成本方面优势。


END
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