澳洲大学发现钻石能改善3D打印钛植入物的生物相容性

医疗健康与生命科学 2019-06-23 11:04:17

来自澳大利亚的新研究表明,金刚石已成功用作SLM 3D印刷钛种植体的涂层。 涂料可以用来保护3D打印,我们已经看到像蜡和碳纳米管这样的材料被用作涂料,甚至还有一种电致发光涂料使得照片发光,但据报道这是世界上第一次使用金刚石材质的涂料。

除了人们可能有朝一日将盲人植入物植入体外的这种非常酷的想法之外,3D打印钛植入物上的钻石涂层实际上可以改善人体接受植入物用于整形外科和生物医学用途的方式。正如我们现在所知,钛是用于医疗级别和患者特异性植入物的准确可靠的金属。 但是,这并不是没有问题,因为钛上的化合物可以防止骨骼和组织与生物医学植入物相互作用,导致身体拒绝材料。 使用便宜的人造金刚石来涂覆植入物可以解决这个问题。

生物医学工程师凯特福克斯博士及其在RMIT大学工程学院的团队使用3D打印的金刚石涂层钛种植体取得了突破性进展,尽管该大学的3D打印钛支架未取得一些新进展 高级福克斯博士解释说:“目前医学植入物的金标准是钛,但钛植入物往往不以我们需要的方式与我们的身体相互作用。


(空心3D打印钛立方体正加热覆上钻石涂层,图片来自RMIT University)


RMIT研究使用的实验植入物是个空心立方体,采用选择性激光熔融技术(SLM)和钛3D打印的。打印完成后再用化学气相沉积法在植入物表面覆上钻石涂层,这层工艺要求温度超过1000℃。研究人员使用超分散金刚石(DNDs)作为钻石涂层的材料,DND这种材料是由TNT和RDX的爆炸性混合物合成制成。据说,DNDs这种材料“比钛粉便宜”,且适用于3D打印植入物。


(3D打印的带有钻石涂层的植入物表面,图片来自RMIT University)


将带有钻石涂层的立方体和普通钛植入物分别植入哺乳动物细胞,并保持在模拟体液中生物活性的条件下,两种不同植入物进行比较。带有涂层的植入物不仅促进了更好的细胞附着到下面的钻石钛层,而且促进了哺乳动物细胞的增殖。钻石增强了活骨和人造植入物之间的整合性,并减少了长时间的细菌附着。


钻石涂层可以为3D打印植入物带来更好的生物相容性,还可以改善磨损程度和抗性,是一种特殊的生物材料。


RMIT获得1210万澳元政府资助,将3D打印,机器人技术和先进制造技术应用于制造即时植入物。3D打印的可扩展性正在快速增长,未来钻石涂层将在骨科领域变得常见。

来源: 医学3D打印创新研究中心