文章于2021年8月17日更新
医疗植入物是3D打印的理想领域，需要快速生产高度复杂且可定制的产品。添加剂制造的研究继续提高这些植入物的质量，并增加了3D打印在医疗行业中的应用数量。
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创建医疗植入物是一个困难的过程，因为它涉及多个密集和截然不同的研究体的协作。这些产品必须从医学，生物力学和材料科学的角度进行分析。亚博老虎机网登录
在医疗植入物中要克服的最困难的问题之一是生物相容性。这个问题是指植入物在长时间内在体内表现出足够的表现的能力。制造错误的合成植入物可以发射离子，对植入物周围的组织产生负面影响，或者免疫系统可以完全拒绝植入物作为异物。毒理学，免疫系统反应和表面处理都是确保生物相容性时要考虑的必要领域。
除了生物学考虑之外，植入物也很难从机械角度设计。人体部位的生物力学可能是巨大而复杂的：单个组件的特性在其体内的胶原蛋白含量和薄片方向的小较小，具有独特而必不可少的机械性能。几十年来，接头可以移动无数的周期，几乎没有磨损。合成地重新创建这些生物力学特性非常困难。
3D打印医疗植入物
骨骼和组织的几何形状因患者而异。患者遭受的损害的性质和程度也完全是独特的。因此，植入物必须是定制的，并具有独特的设计以适合其患者。
在几乎所有的情况下，制造了一小部分独特设计的产品，添加剂制造成为最具吸引力，最具成本效益的方法。用错综复杂的内部结构和微小但基本变化建造复杂的零件，可以简单地逐层制造，直接从计算机辅助设计（CAD）图纸上制造。
在医疗植入物行业中，增材制造不是一个新概念。例如，膝盖植入物是由CAD模型制成的3D印刷。这些模型是从患者膝盖的3D扫描中提取的，这防止了传统上会进行的侵入性手术。十多年来，已将3D打印用于整个人体的其他植入物。
3D打印技术的进步 - 从更广泛的细丝材料到提高精度 - 意味着这种制造方法可能会越来越多地用于医疗植入物。亚博网站下载
3D印刷植入物中的最新技术进步：硝基动脉支架
材料3D打印的进步（直到2020亚博网站下载年）已导致医疗领域的巨大进展。
澳大利亚政府科学研究局CSIRO的研究在过去的一年中得出结论，可以打印尼替诺，从而使动脉支架大量生产用于循环疾病。
Nitinol是一种钛和镍合金，由于其形状保留特性，是外周动脉疾病（PAD）的高度理想的材料。垫子是由腿或手臂的动脉中的脂肪沉积引起的，导致血液流到四肢。放置在这些有缺陷的动脉中的支架必须能够变形，但在用户移动四肢时保持形状。因此，在创建这些支架时，奈替醇是一个有益的选择。
CSIRO Research现在得出的结论是，硝基支架可以是3D打印的。这是添加剂制造的冶金中的显着进步（Nitinol很少用于3D打印），并且在这些支架的几何形状上有所改善。这些3D打印的支架具有复杂的网格几何形状，使它们比传统支架更有效地扩展和收缩。
随着这项研究，添加剂制造对PAD患者的所有好处。动脉支架可以定制给用户并迅速制造。快速生产也可导致产品的更广泛可访问性。
3D打印和医疗植入物应用的制造方法
为了真正了解3D印刷在医疗行业的潜力，重要的是要注意3D打印的领域有多广泛。以前的两个示例，即动脉支架和膝盖植入物，是使用一种3D打印方法制造的：粉末床融合。其他技术可用，所有这些都允许其产品具有不同的属性。
粉末床融合是指使用诸如激光等热源的物质融合从粉末中形成固体材料层的融合。然后将粉末放置在先前融合的横截面上，然后重复该过程，然后逐层构建产品。
此过程是最广泛使用的过程之一，因为它允许轻松制作精确和复杂的结构。对于电子束，该方法的精度在几微米的范围内。该过程还允许使用多种材料。亚博网站下载
但是，这种方法有缺点。像所有添加剂制造方法一样，粉末床融合也可以用粗糙的表面创建产品，需要处理以使其平滑。这可能是微妙组成部分的问题。此外，在粉末床融合中使用激光可能会导致由于温度波动较小而导致裂纹传播。最后，一些粉末可能很难采购。Nitinol支架就是一个例子，因为必须定制Nitinol粉末。
3D打印的另一个最常见的方法是挤出。材料挤出而不是熔化粉末，而是将粉末（或细丝）放在专门的喷嘴中。该喷嘴可以在所有3个轴上移动，将材料加热并馈入温床，从而形成产品的层。当大多数人听到“ 3D打印”时，挤出打印机是他们的想法。
材料挤出比粉末床融合更具成本效益，并且浪费较少。但是，它遇到了相同的粗糙表面问题，并且在某些生物学因素方面无法与粉末床融合的精度竞争。例如，已显示粉末床融合有效地模仿了人骨的孔隙率。这些微小的孔对于重现生物材料的机械性能至关重要，并且是粉末床融合克服材料挤出方法的情况。
3D打印对于医疗植入物的发展至关重要，应实施这两种主要制造技术的混合以继续。随着技术的发展，这种打印方法的可能应用也是如此。
参考和进一步阅读
Badylak，S。F.（ed。）。（2015）。宿主对生物材料的反应：宿主反应对生物材料亚博网站下载选择的影响。学术出版社。
Attarilar，S.，Ebrahimi，M.，Djavanroodi，F.，Fu，Y.，Wang，L。和Yang，J。，（2020年）。金属植入物中的3D打印技术：关于技术和程序的主题回顾。国际生物打印杂志，7（1）。https://doi.org/10.18063/ijb.v7i1.306
Hendrixson，S。，（2020年）。3D打印的奈蒂醇为动脉支架打开了新的可能性。[在线] additiveManfucturing.media。可用网址：https://www.additivemanfucturing.media/ayabo214rticles/3d-printed-nitinol-opens-new-new-possibilities-for-arterial-stents（2021年6月22日访问）。
Hendrixson，S。，（2020年）。3D打印的4种方式正在改变医疗植入物。[在线] mmsonline.com。可用网址：https://www.mmsonline.com/yabo214articles/4-ways-3d-printing-is-changing-medical-implants（2021年6月20日访问）。
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