增材制造金屬骨植入體在表面改性方面的最新進(jìn)展

來源：AMF增材制造前沿

表面改性技術(shù)對(duì)于提高骨-植入體界面的力學(xué)性能和生物相容性至關(guān)重要。通過粉末床熔融等增材制造（AM）技術(shù)，不銹鋼、鈦和可降解合金等金屬生物材料，可用于制造適合顱面、軀干和四肢骨重建的植入體。后續(xù)的噴砂、化學(xué)處理常用于改善植入體的表面特性，而功能性涂層和微納結(jié)構(gòu)不僅提升了植入體與骨組織的機(jī)械和生物相互作用，還有助于控制藥物釋放和增強(qiáng)抗菌性能。

研究難點(diǎn)或瓶頸
主要難點(diǎn)包括如何有效消除AM過程中產(chǎn)生的固有缺陷，例如未熔融的粉末、微裂紋和較高的表面粗糙度。涂層方面該如何確保均勻性和長期穩(wěn)定性，以及如何在不犧牲力學(xué)性能的情況下實(shí)現(xiàn)涂層與金屬基底的強(qiáng)結(jié)合。此外，可降解金屬的增材制造如何通過調(diào)節(jié)工藝參數(shù)得到較好的效果，降解速率與骨組織愈合速率的匹配。

展望
表面改性技術(shù)與AM技術(shù)的結(jié)合，對(duì)于提高植入物的生物相容性、骨整合潛力和抗感染能力至關(guān)重要。常見的表面改性策略包括機(jī)械和化學(xué)干預(yù)，以及激光表面處理和溶膠-凝膠涂層等先進(jìn)方法。然而，涂層的長期穩(wěn)定性和均勻性是挑戰(zhàn)，影響植入物的有效性和生物相容性。未來研究應(yīng)開發(fā)新的涂層材料和應(yīng)用技術(shù)，在個(gè)性化醫(yī)療背景下以確保長期穩(wěn)定性和均勻性。新興的激光技術(shù)在創(chuàng)造微米和納米級(jí)表面紋理方面的應(yīng)用，能夠顯著影響細(xì)胞行為，增強(qiáng)骨整合和抗感染能力。隨著對(duì)植入物材料、表面特性和生物反應(yīng)之間相互作用的深入理解，表面工程在優(yōu)化AM骨植入物性能方面的作用日益重要。

引用論文
Jianhui Li, Haitao Fan, Hui Li, Licheng Hua, Jianke Du, Yong He, Yuan Jin. Recent Advancements in the Surface Modification of Additively Manufactured Metallic Bone Implants. Additive Manufacturing Frontiers, Volume 4, Issue 1, 2025, 200195.

https://doi.org/10.1016/j.amf.2025.200195.

文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/sc ... i/S295043172500005X



關(guān)于團(tuán)隊(duì)

賀永（通信作者），浙江大學(xué)求是特聘教授，國家杰出青年科學(xué)基金獲得者，流體動(dòng)力基礎(chǔ)件與機(jī)電系統(tǒng)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任，Bio-Design Manufacturing 期刊副主編、Biofabrication期刊編委。從事增材制造(3D打印)、生物制造等方面的研究工作，主持杰青、重點(diǎn)、優(yōu)青、聯(lián)合基金重點(diǎn)等國家自然科學(xué)基金6項(xiàng)，出版生物3D打印專著2本，授權(quán)發(fā)明專利50余件。在Science Translational Medicine, Nature Reviews Bioengineering, Nature communications，Science Advances等期發(fā)表SCI論文100余篇，H因子66，論文被引1.3萬余次。擔(dān)任中國生物材料學(xué)會(huì)先進(jìn)制造分會(huì)副主任委員，中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)生物制造分會(huì)常務(wù)委員，創(chuàng)建EFL品牌(Engineering for life)，致力于醫(yī)工交叉研究及成果轉(zhuǎn)化。

金育安（共同通信作者），寧波大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，長期致力于3D打印多功能結(jié)構(gòu)與器件的研究。以第一作者或通訊作者身份發(fā)表SCI/EI收錄論文38篇，其中包括18篇TOP期刊論文，以及2篇ESI高被引/熱點(diǎn)論文，論文總引用次數(shù)已達(dá)2500余次，H指數(shù)為26。主持國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目2項(xiàng)、浙江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目2項(xiàng)及寧波市青年科技領(lǐng)軍人才項(xiàng)目，已授權(quán)國家發(fā)明專利19項(xiàng)。

團(tuán)隊(duì)研究方向
3D 打印多功能結(jié)構(gòu)與器件

近年團(tuán)隊(duì)發(fā)表文章
[1] Qunyao Zhang, Yuan Jin*, Yong He, et al. Hierarchically structured hollow PVDF nanofibers for flexible piezoelectric sensor, Chemical Engineering Journal, 2024(498): 155661.

[2] Yanru Mu, Yuan Jin*, et al. Mechanical performance of interpenetrating phase composites with multi-sheet lattice structures. International Journal of Mechanical Sciences, 2024, 276: 109369.

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