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镁应用

德国亚琛工业大学：激光铺粉3D打印锌镁合金晶格结构，用于医疗植入体

发布时间：2023-03-20 作者：综合管理部

南极熊导读：传统的骨缺损治疗如钛植入物和自体骨移植在治疗大骨缺损时存在局限性，这使得周围的骨组织容易受到损伤。为了解决这些问题，BioStruct项目正在研究一种生物可吸收的植入物，以实现更加友好的骨愈合方式。

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△德国亚琛工业大学开发的3D打印锌镁合金，PLA制成的下颌骨模型与ZnMg制成的缺陷匹配植入物相结合

2023年3月20日，南极熊获悉，作为BioStruct项目的一部分，德国亚琛工业大学正在研究一种用于晶格结构的新型锌镁合金组合。他们认为激光束粉末床熔合（PBF-LB）是唯一能够生产这种结构的工艺。

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△使用PBF-LB技术制造的锌镁合金晶格结构，柱子直径为200 μm

激光束粉末床融合，患者特异性植入物的新希望？

激光束粉末床熔合为植入物开辟了新的设计选项，可以满足特定患者的需求，如应用部位的机械应力和腐蚀行为。采用晶格结构设计方法，根据指定要求以参数化方式创建晶格单元的几何形状和排列。生成的晶格结构根据骨缺损的位置进行定制，并为使用 PBF-LB技术生产做好准备。

科学家们在研究中通过向锌中添加少量镁，实现了晶粒的细化和有针对性的微观结构调整。他们使用锌镁合金制造了第一个晶格结构，作为颚骨植入物的演示，具有有效性和可重复性。演示器中使用的晶格结构的柱子直径为200 μm。

BioStruct项目的研究成果将应用于生产植入物，并基于从锌镁合金植入物的生产和生物相容性中获得的知识进行设计。此外，设计过程也将被优化和自动化。

可以概括的说，德国亚琛工业大学团队正在创建一个特定于材料和后处理的数据库，以及一个特定于应用程序的数据库，以自动将患者和生产相关的需求整合到设计过程中。项目的首要目标是生产定制的、可生物吸收的植入物，以满足患者的特定要求并允许使用更温和的治疗方法。

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△代尔夫特研究人员使用多孔铁3D打印可生物降解的骨植入物

通过3D打印技术在骨植入物方面取得进展

代尔夫特理工大学的工程师使用基于挤出的3D打印技术，制造了多孔铁制的可生物降解植入物，具有替代骨骼的巨大潜力。这些临时植入物可以被身体吸收，有助于减轻长期炎症的风险，并允许设计和制造治疗关键骨缺损的多孔结构。

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△科学家们研究出如何使用3D打印机和含有活细胞的凝胶状材料来打印类骨结构

同时，澳大利亚新南威尔士大学（UNSW）的研究人员创造出一项新技术，可以3D打印由活细胞组成的仿骨结构，潜在应用于骨组织工程、疾病建模和药物筛选。该技术使用陶瓷基墨水，可以直接挤出到受影响区域，以促进软骨和骨缺损的原位重建。这项发现由Kristopher Kilian 副教授和UNSW化学学院的Iman Roohani博士合作发现，并可以在室温下打印出充满细胞的“骨骼”。

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