3D打印多孔镁脚手架显示出作为

荷兰代尔夫特理工大学的研究人员发现3D打印的可生物降解的镁支架在关键尺寸骨缺损的再生中可能具有广阔的应用前景。尽管这种方法并非没有局限性，但研究人员认为，所使用的溶剂浇铸3D打印（SC-3DP）方法在制造镁基多孔支架方面具有“前所未有的可能性”。“镁基材料被认为是整形外科领域中一种有希望的新型生物材料，因为它可以在体内逐渐降解，同时刺激骨骼再生，并有助于骨骼缺陷的愈合。”代尔夫特大学生物力学系的Zadpoor，也是参与这项研究的研究人员之一。 “因此，制造多孔镁植入物引起了越来越多的兴趣。”

从镁支架的印刷试验获得的结果。通过溶剂喷涂3D打印镁支架/ Acta Biomaterialia的图像

骨科生物材料

少数大学研究小组最近开始使用增材制造制造镁基材料，其中选择性激光熔化（SLM）是常用的方法之一。但是，由于镁的高易燃性以及最终生产零件中的不良成分变化，操作安全性受到挑战，因此使用这种方法的成功受到很大限制。

瑞士苏黎世联邦理工学院的材料研究人员采用另一种方法，开发了一种基于增材制造的程序，使用3D打印的盐模板制作具有规则孔隙率的镁支架。尽管这项工作只是宣布时的概念证明，但参与研究的研究人员认为，这些镁支架具有制造可生物吸收的骨植入物的潜力。

ETH研究人员打印的盐结构（中心）3D模板。图片来自苏黎世联邦理工学院。

除了基于镁的研究之外，还有3D打印支架的其他一些实际应用。去年，来自英国动物健康基金会（AHT）和东英吉利大学（UEA）的科学家使用了3D打印的BendLay聚碳酸酯长丝支架来支持马的骨骼再生。这些3D打印支架用于成功进行体外成骨细胞，证明了通过称为细胞接种的过程生成3D骨构建体的可行性。

最近，德克萨斯A＆M大学生物医学工程系的科学家通过对新生物材料的开发进行研究，在3D生物打印功能组织领域取得了进展。该领域的早期迹象表明，增材制造可用于治疗诸如关节炎，骨折，牙齿感染和颅面缺陷之类的缺陷和病症。

SC-3DP研究

镁支架的制造步骤和设计结构示意图。镁支架/ Acta Biomaterialia的溶剂浇铸3D打印图像。

对制备的油墨进行了流变学分析，分别以54％，58％和62％的体积填充镁粉，以揭示支架的粘弹性。粘弹性是指材料在变形时既显示粘性又显示弹性的特性。还进行了支架的热重分析（TGA），傅立叶变换红外光谱（FTIR），碳和硫分析以及扫描电子显微镜（SEM），这表明脱脂和烧结的步骤很可能是一个步骤。最终产物支架具有高孔隙率，包含分层且相互连接的孔。根据研究人员的说法，这项研究首次证明了SC-3DP技术可以成功地制造出镁基多孔支架材料，并有可能被用作骨替代材料。

点评：在现代医学中，临界大小的骨缺损的再生仍然是临床上的挑战，通常需要植骨材料。以前，科学家已经使用生物惰性钛和PEKK等传统材料进行3D打印植入物。然而，这些金属通常需要第二次手术以去除植入物。另外，为这些应用而设计的可用移植物和许多现有的合成生物材料不能满足所有的临床要求，这意味着需要开发新一代合适的骨替代物。

特别是，SC-3DP方法具有巨大的潜力，可以克服目前用于制造多孔镁支架的其他AM技术的材料，技术和结构限制。根据研究结果，SC-3DP具有多种优势，例如在环境条件下进行3D打印，易于调整墨水成分，设备投资低以及具有制造具有分层孔和所需合金成分的复杂结构的潜力。SC-3DP方法也已证明在钢，铁，钛基和镍基微桁架的增材制造中是可行的。

所制成样品的宏观照片：（a）3D打印样品，（b）在650°C下烧结5分钟的样品，

以及（c）从µCT图像重建的烧结样品。镁支架的溶剂浇铸3D打印/ Acta Biomaterialia。

该领域的未来研究