打印金属基生物材料工艺和临床应用的问题与趋(5)
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】传统正畸固定矫治器多位于唇侧,美观性差,而舌侧矫治器虽增加美观性,但易引起舌部不适、影响发音和进食。林泽等[71]利用3D打印设计个性化舌侧托槽
传统正畸固定矫治器多位于唇侧,美观性差,而舌侧矫治器虽增加美观性,但易引起舌部不适、影响发音和进食。林泽等[71]利用3D打印设计个性化舌侧托槽,使之更加贴合患者牙面,符合患者个人特征,吻合度更高,减少了托槽脱落和不适等并发症的发生,同时简化了临床操作,证实3D打印舌侧托槽其力学性能(抗拉强度,表面硬度)优于铸造托槽。
自从BR?NEMARK首次发现钛与骨组织之间的骨结合现象以来,由TC4制成的骨质螺钉状牙科植入物如今已大量商业化生产并临床用于牙科[72]。种植牙要求具有良好的骨结合能力、负重能力、抗疲劳能力和材料强度;多孔结构钛(在支架结构中)的宏观结构修饰可以改变其在生物相容性行为上的功能输出,且进一步扩大特定的接触面积,减少应力屏蔽,从而影响骨与植入物界面处的骨形成。制造商已经使用3D打印技术制造出了具有多孔或粗糙表面的新型牙科植入物[73]。近年来即刻种植被越来越多专家学者关注,MANGANO等[74]根据需拔除牙根的形态设计由选择性激光融化技术制备TC4根形种植体,在牙根拔除后将种植体即刻种植于拔牙窝,种植体和拔牙窝早期发生紧密结合,有利于后期获得良好的稳定性,1年成功率为100%,证实选择性激光融化技术制造的个性化种植体可成功地应用于临床实践。
由于颌面部解剖结构复杂及美观性要求高,使得对于颌面部先天性或后天性缺陷的重建极具挑战性。自体骨移植曾被认为是颅面骨骼重建的金标准[75],然而它们的使用受到许多因素的限制。目前随着3D打印技术的进步及应用,极大程度上促进了更精确和可预测的颌面部重建手术。LEISER等[76]利用选择性激光烧结制备钛合金下颌假体,并将假体连接到咀嚼肌肉,为下颌骨粉碎性骨折患者实现下颌骨的重建,达到良好的功能和美学恢复效果,术后6个月随访骨移植物融合良好,开口度恢复至40 mm,同时也证实了3D打印技术可以成为制备颌骨重建个性化植入物的理想方法。但3D打印金属材料是否适合长期应用于人体还需要未来大规模的临床试验。
2.3.3 血管外科 随着微创技术的应用及发展,使各种心血管疾病的治疗转向介入治疗。目前,血管支架多为传统的标准生产,与人体血管的直径和形态存在个体差异,难以满足个性化需求[77];3D打印不仅可以在短时间内实现个性化的血管支架,还可以避免传统支架依从性差而导致的治疗失败。SUN等[78]利用血管造影重建血管三维解剖结构,并在重建模型上通过3D打印制作适合患者的个性化血管支架,证实了在3D打印冠状动脉模型中模拟冠状动脉支架的可行性。王江平等[79]成功制备了个性化3D打印钛合金多孔静脉血管外支架,并完成了世界上第一个利用增材制造完成胡桃夹综合征血管外支架植入,术后患者恢复良好;随后,前瞻性收集2015年8月至2016年8月唐都医院10例通过3D打印血管外支架治疗胡桃夹综合征患者的资料,术后随访患者均无症状,且支架稳定未发生移位,证实3D打印血管外支架植入是可以成为一种安全、有效且微创治疗胡桃夹综合征的方法[79]。虽然目前的3D打印血管支架集中在可生物吸收聚合物支架上,但这种高分子支架材料仍无法达到金属支架支撑强度高、抗压强度等治疗要求[80];随着3D打印金属材料不断研究,3D打印金属血管支架一定能够在腔内血管治疗领域占有一席之地。
3 讨论与展望 Discussion and prospects
3.1 金属3D打印在生物医学领域中的优势与生物无机非金属材料及生物有机材料等相比,金属生物材料具有较高的强度、良好的韧性、性能稳定、可靠性高、延展性好、较强的抗疲劳弯曲、优异的加工性、可制成复杂结构等其他医用材料不可替代的性能。
金属3D打印技术具有个性化、精准化、成本效益高、生产周期短、材料利用率高等优势(图4)。
图4|金属3D打印技术优势
3.2 金属3D打印的局限性及今后的研究方向
3.2.1 关于金属基生物材料 限制3D打印技术在生物医疗领域中被广泛接受的主要瓶颈之一是缺乏多样性的“生物材料”。3D打印需要更多高质量的原材料,由于不同的成型原理,当前用于3D打印的原材料通常是粉状或丝状的,与普通的固体材料相比除了考虑材料的安全性、生物相容性、降解性能和生物活性,它们需要满足更多的特定要求,例如对尺寸、尺寸分布、均匀性、氧含量和流动性有更严格的质量要求。届时只有少数成熟的材料可用于3D金属打印,例如钛合金、钴铬合金、锌、镁等。目前钛、钴铬合金等生物材料已取得了实质性进展,并在临床上得到一定的应用,而有关基于镁和铁等生物材料的研究仍在继续,有望通过增材技术开发新型复合生物材料以满足生物医学应用需求,如降低镁基生物材料降解速率,同时提高其机械强度和诱导抗菌性能的问题,以及实现铁基生物材料更快的生物降解速度,改变此类材料的铁磁特性并增强其生物相容性等。
文章来源:《中国口腔颌面外科杂志》 网址: http://www.zgkqhmwkzz.cn/qikandaodu/2021/0422/420.html
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