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陶瓷3D打印技术在医疗领域有很高的应用价值

来源网络2022-04-28 19:05:37行业资讯人已围观

简介&emsp;&emsp;和金属和聚合物材料相比，陶瓷材料在医疗领域有许多优势，具有轻质、耐氧化、耐腐蚀性、耐高温、生物相容性的优良特点。但是陶瓷材料因其硬而脆的特性造成加工成型

和金属和聚合物材料相比，陶瓷材料在医疗领域有许多优势，具有轻质、耐氧化、耐腐蚀性、耐高温、生物相容性的优良特点。但是陶瓷材料因其硬而脆的特性造成加工成型困难，而陶瓷3D打印技术这种新型陶瓷加工技术可在一定程度上解决这个问题。

目前，陶瓷材料在3D打印中的应用略显不成熟，陶瓷浆料的粒径、pH值、颗粒分布、粘度和添加剂都直接影响打印效果，加大了陶瓷浆料制备的困难度，陶瓷3D打印技术发展与材料制备技术的发展密切相关。但由于陶瓷3D打印技术可直接打印具有复杂结构的陶瓷零件，因此陶瓷3D打印技术仍具有优势及应用价值。

在医疗中应用陶瓷根据材料属性的不同可以分为两类：

一类是高性能陶瓷，如氧化锆、氧化铝、氮化硅，这类陶瓷材料不会降解，由于其出色的机械性能，耐磨性，低导热性和导电性以及优良的生物相容性等优点，被广泛用于生产永久性植入物及义齿等医疗器械。

另一类是可降解的陶瓷材料，如：羟基磷灰石、碳酸三钙等，由于这类陶瓷材料与骨骼的无机成分相似，而被于制造可降解的植入物，典型的应用是制造骨修复支架。通过在愈合过程中材料的降解，可以向细胞提供必要的离子，并为细胞向内生长创造空间。

一：心脏起搏器泵

维也纳科技大学和维也纳医科大学的研究人员使用Lithoz 基于光固化工艺的LCM 3D打印技术作为心脏起搏器泵的制造方法。研究项目中开发的心脏泵旨在为病人提供心脏手术后的临时心脏辅助泵，该装置与主动脉内气囊泵结合，可为冠状动脉血管优化供血，在关键的愈合阶段缓解心脏压力。

二：个性化骨修复器械

骨缺损修复器械用于骨折修复手术，作用是将骨折端固定在一起，同时固定骨折部位。传统器械由金属材料制成，并且由外科医生在手术室中适当弯曲调整。

林茨开普勒大学医院采用Lithoz的陶瓷3D打印技术开发了个性化的骨修复器械。3D打印技术，林茨开普勒大学医院能够根据患者医学影像设计出所需的修复器械，减少在手术现场进行手工弯曲调整的需要。同时，与常规使用的材料(如钛合金)相比，使用具有高耐磨性和高弹性的氧化锆陶瓷不会出现在使用过程中金属修复件磨损产生的颗粒。

三：氧化锆义齿

博力迈的定制化义齿产品已获得医疗器械注册证，这款定制式固定义齿包括全瓷冠、全瓷桥两种型号，使用具有医疗器械注册证书的氧化锆瓷块(或瓷粉)制成。

四：可降解的骨修复植入物/支架

国内研究机构在陶瓷3D打印骨修复支架领域也有多项成果。中国科学院上海硅酸盐研究所研究员吴成铁与常江带领的研究团队在3D打印生物陶瓷支架用于骨-软骨再生及骨肿瘤治疗方面取得了系列研究进展。在这些研究中研究团队利用溶胶凝胶法合成多元硅酸钙锂(Li4Ca4Si4O13)生物陶瓷，并通过3D打印方法制备了其多孔生物陶瓷支架，得到的硅酸钙锂支架形貌可控、大小均一，其抗压强度可以通过控制孔径大小来调控。这些技术的应用方向是修复关节炎患者受损的软骨。

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