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陶瓷3D打印技術在醫療領域有很高的應用價值

文章來源：本站發布時間：2020-03-30 11:08:00 點擊數：1769 【大 中 小】

和金屬和聚合物材料相比，陶瓷材料在醫療領域有許多優勢，具有輕質、耐氧化、耐腐蝕性、耐高溫、生物相容性的優良特點。但是陶瓷材料因其硬而脆的特性造成加工成型困難，而陶瓷3D打印技術這種新型陶瓷加工技術可在一定程度上解決這個問題。

3D打印技術

目前，陶瓷材料在3D打印中的應用略顯不成熟，陶瓷漿料的粒徑、pH值、顆粒分布、粘度和添加劑都直接影響打印效果，加大了陶瓷漿料制備的困難度，陶瓷3D打印技術發展與材料制備技術的發展密切相關。但由于陶瓷3D打印技術可直接打印具有復雜結構的陶瓷零件，因此陶瓷3D打印技術仍具有優勢及應用價值。

在醫療中應用陶瓷根據材料屬性的不同可以分為兩類：

一類是高性能陶瓷，如氧化鋯、氧化鋁、氮化硅，這類陶瓷材料不會降解，由于其出色的機械性能，耐磨性，低導熱性和導電性以及優良的生物相容性等優點，被廣泛用于生產永久性植入物及義齒等醫療器械。

另一類是可降解的陶瓷材料，如：羥基磷灰石、碳酸三鈣等，由于這類陶瓷材料與骨骼的無機成分相似，而被于制造可降解的植入物，典型的應用是制造骨修復支架。通過在愈合過程中材料的降解，可以向細胞提供必要的離子，并為細胞向內生長創造空間。

一：心臟起搏器泵

維也納科技大學和維也納醫科大學的研究人員使用Lithoz 基于光固化工藝的LCM 3D打印技術作為心臟起搏器泵的制造方法。研究項目中開發的心臟泵旨在為病人提供心臟手術后的臨時心臟輔助泵，該裝置與主動脈內氣囊泵結合，可為冠狀動脈血管優化供血，在關鍵的愈合階段緩解心臟壓力。

二：個性化骨修復器械

骨缺損修復器械用于骨折修復手術，作用是將骨折端固定在一起，同時固定骨折部位。傳統器械由金屬材料制成，并且由外科醫生在手術室中適當彎曲調整。

林茨開普勒大學醫院采用Lithoz的陶瓷3D打印技術開發了個性化的骨修復器械。3D打印技術，林茨開普勒大學醫院能夠根據患者醫學影像設計出所需的修復器械，減少在手術現場進行手工彎曲調整的需要。同時，與常規使用的材料(如鈦合金)相比，使用具有高耐磨性和高彈性的氧化鋯陶瓷不會出現在使用過程中金屬修復件磨損產生的顆粒。

三：氧化鋯義齒

博力邁的定制化義齒產品已獲得醫療器械注冊證，這款定制式固定義齒包括全瓷冠、全瓷橋兩種型號，使用具有醫療器械注冊證書的氧化鋯瓷塊(或瓷粉)制成。

四：可降解的骨修復植入物/支架

國內研究機構在陶瓷3D打印骨修復支架領域也有多項成果。中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員吳成鐵與常江帶領的研究團隊在3D打印生物陶瓷支架用于骨-軟骨再生及骨腫瘤治療方面取得了系列研究進展。在這些研究中研究團隊利用溶膠凝膠法合成多元硅酸鈣鋰(Li4Ca4Si4O13)生物陶瓷，并通過3D打印方法制備了其多孔生物陶瓷支架，得到的硅酸鈣鋰支架形貌可控、大小均一，其抗壓強度可以通過控制孔徑大小來調控。這些技術的應用方向是修復關節炎患者受損的軟骨。

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