當3D打印遇上醫(yī)療，金屬粉體材料成了“定制化植入物”的核心密碼。從骨科關(guān)節(jié)到牙種植體，這些能植入人體的金屬粉末，究竟藏著哪些不為人知的技術(shù)細節(jié)？

一、醫(yī)用3D打印的材料進化史

3D打印剛走進醫(yī)療領(lǐng)域時，樹脂材料是“先鋒”，但只能做模型，無法植入人體。隨著技術(shù)突破，金屬材料憑借高強度、耐腐蝕性和生物相容性，逐漸成為主角——畢竟，材料的安全性和穩(wěn)定性容不得半點馬虎。

目前，骨科植入物常用的金屬粉體材料主要有五大類：不銹鋼、鈷基合金、純鈦及鈦合金、貴金屬（鉭、鈮等），以及新興的可吸收金屬材料。它們各有優(yōu)劣，有的曾紅極一時，有的正逐漸“失寵”。

二、醫(yī)用金屬粉體

1. 不銹鋼：曾經(jīng)的“主力”，如今漸入“冷宮”

醫(yī)用不銹鋼和工業(yè)不銹鋼最大的區(qū)別，在于必須耐人體體液腐蝕，且不能有有害金屬離子溶出。臨床上常用的316L、317L不銹鋼，屬于Fe-Cr-NiMo體系，但短板越來越明顯：

• 彈性模量太高（約200GPa），與人體骨骼（約20-30GPa）差距大，容易產(chǎn)生“應力遮擋”，導致骨骼萎縮；

• 鎳離子溶出是硬傷，可能引發(fā)皮炎、過敏甚至毒性反應；

• 長期植入后腐蝕問題加劇，發(fā)炎、疼痛等不良反應頻發(fā)。

2. 純鈦及鈦合金：骨科植入物的“優(yōu)等生”

純鈦抗腐蝕能力強，但強度低、耐磨性差，更適合口腔領(lǐng)域（如牙種植體、義齒），在承重的骨科領(lǐng)域“力不從心”。而鈦合金的出現(xiàn)，彌補了這一短板。

鈦合金分三類：α合金（TA）、（α+β）合金（TC）、β合金（TB）。其中，第三代β鈦合金是目前的研究熱點，它兼具高強度、低彈性模量和優(yōu)異的成形性，比傳統(tǒng)的Ti-6Al-4V合金更適合植入人體。

美國已推薦5種β鈦合金用于醫(yī)療領(lǐng)域，比如TMZFTM（Ti-12Mo-Zr2Fe）、Ti-13Nb-13Zr等，未來有望成為骨科植入物的“新主力”。

3. 鈷基合金：耐磨耐腐，但“安全性”存爭議

鈷基合金（又稱鈷鉻合金）是出了名的“硬漢”——耐磨損、抗腐蝕，還能耐高溫氧化，常用于關(guān)節(jié)置換假體的連接件。臨床上常用的有兩類：Co-Cr-Mo合金（F75）和Co-Ni-Cr-Mo合金（F562）。

但它的“軟肋”也很突出：金屬離子溶出的長期安全性存疑。雖然曾經(jīng)因“高耐磨性”被看好，但近年來由于擔心離子對人體的潛在危害，應用范圍已逐漸收縮。

4. 貴金屬及稀有金屬：小眾但“專精”的“醫(yī)療尖兵”

有些看似“小眾”的金屬，在醫(yī)用3D打印中卻大放異彩：

• 鉭：擁有極佳的生物惰性，多孔鉭材料在髖關(guān)節(jié)置換、股骨頭壞死治療中已應用80多年，長期隨訪證明安全有效；

• 鈮：常作為合金添加劑，能改善材料性能，鈮網(wǎng)可修復頭蓋骨損傷，鈮絲能縫合神經(jīng)和肌腱；

• 鋯：表面能形成氧化陶瓷層，兼顧金屬的強韌性和陶瓷的耐磨性，是新一代關(guān)節(jié)界面的“潛力選手”；

• 鉑：作為催化劑用于硅膠植入物，如人工腰椎間盤，被證實無體內(nèi)毒性。

這些金屬憑借獨特的生物相容性，在特定醫(yī)療場景中不可替代。

5. 可吸收金屬材料：“完成使命就消失”的創(chuàng)新者

還有一類“智能材料”——可吸收金屬，能在體內(nèi)逐漸降解，無需二次手術(shù)取出。目前研究較多的是：

• 鎂基材料：降解速度快，適合短期支撐的植入物（如骨折固定釘），但純鎂降解太快，鎂合金是研究熱點；

• 鋅基材料：降解速度適中，生物相容性好，有望用于心血管支架；

• 鐵基材料：降解慢，適合需要長期支撐的場景，但可能引發(fā)局部炎癥反應。

三、醫(yī)用金屬粉體的“核心要求”

1.生物相容性：不引發(fā)過敏、炎癥或毒性反應；

2.力學匹配：彈性模量、強度接近人體骨骼，避免“應力遮擋”；

3.耐腐蝕性：在體液環(huán)境中穩(wěn)定，不釋放有害離子。

從不銹鋼的“退潮”到β鈦合金的“崛起”，從鉭的“長期服役”到可吸收金屬的“智能降解”，醫(yī)用3D打印金屬粉體的每一次進步，都讓植入物更貼合人體需求。

本文由廣州佳譽醫(yī)療器械有限公司/佛山浩揚醫(yī)療器械有限公司聯(lián)合編輯