Progrès de la recherche de l'impression 3D alliage poreux de titane après résection tumorale

Comparé à l'acier inoxydable et à d'autres matériaux métalliques, l'alliage de titane avec une structure solide a les avantages d'une forte résistance et d'une bonne résistance à la corrosion. Cependant, le module élastique est encore trop élevé par rapport aux tissus durs du corps humain, et il est facile de produire un phénomène de blindage de stress avec le tissu environnant, entraînant une grande baisse de la capacité d'intégration des implants en alliage de titane avec de l'os. Afin de résoudre ce problème, ces dernières années, les chercheurs en biologie des matériaux ont proposé d'introduire la structure des pores dans les alliages de titane et de préparer avec succès des alliages de titane poreux. Les résultats montrent que les alliages de titane poreux présentent les avantages suivants: (1) La structure pénétrante tridimensionnelle unique est propice à l'adhésion, à la prolifération, à la différenciation et à la minéralisation des ostéoblastes, ainsi que le transport des nutriments et la croissance des histiocytes osseux, former la fixation biologique, améliorer la capacité d'intégration osseuse et prolonger la durée de vie des implants; ② Les paramètres des pores peuvent être ajustés pour ajuster sa résistance à la compression, son module élastique, sa densité, etc., afin que la propriété mécanique puisse correspondre au tissu osseux, réduire ou éliminer le phénomène de blindage de contrainte.

Ces dernières années, le développement de la technologie d'impression 3D a fourni un nouveau choix pour la préparation d'alliages de titane poreux. La technologie d'impression 3D peut compléter le contrôle précis de la forme globale de l'alliage de titane poreux en fonction de la structure anatomique du site de défaut après résection tumorale, et obtenir une personnalisation personnalisée pour répondre aux besoins de la réparation de résection post-tumorale. Nous avons divisé les implants en alliage poreux imprimé en 3D en deux catégories en fonction de leur fonctionnalisation anti-tumorale. La première catégorie est l'alliage de titane poreux préparé par la technologie d'impression 3D sans aucune modification de surface, c'est-à-dire des implants en alliage de titane poreux imprimés simples imprimés en 3D (ci-après en conséquence des "implants en alliage d'alliage de titane poreux"); La deuxième catégorie est l'implant d'alliage de titane poreux préparé par la technologie d'impression 3D après modification anti-tumorale (ci-après dénommée "implant d'alliage de titane poreux anti-tumoral"). Dans cet article, la performance des implants en alliage de titane poreux, l'application clinique après résection tumorale et les progrès de la recherche des implants en alliage poreux anti-tumoral sont passés en revue.

Préparation, microstructure et propriétés des implants en alliage de titane poreux

1.1 Préparation des implants en alliage de titane poreux

Les résultats montrent que l'alliage de titane poreux fini préparé par des processus traditionnels tels que le frittage et l'agent formant des pores ont des degrés différents de pores fermés, une faible porosité et une mauvaise connectivité. Par rapport au processus traditionnel, la technologie d'impression 3D est modélisée et formée via un logiciel de conception assisté par ordinateur, qui a une vitesse de formation rapide et un degré élevé de liberté, et peut obtenir un contrôle précis des paramètres de micro-pores et la forme globale des implants en alliage de titane poreux . À l'heure actuelle, les technologies d'alliage poreux en titane poreuses 3D couramment utilisées dans le domaine médical incluent principalement la technologie de fusion sélective laser et la technologie de fusion sélective du faisceau d'électrons.

1.2 Microstructure des implants en alliage de titane poreux

Un grand nombre d'études ont montré que l'implant d'alliage de titane poreux idéal a une porosité de 60% à 90% et une taille de pores de 300 à 900 μm, ce qui est similaire à l'os spongieux humain et peut favoriser l'activité ostéogénique in vitro et La croissance intérieure du nouveau tissu osseux in vivo. Ce paramètre peut également être réalisé par la technologie d'impression 3D, de sorte que l'implant en alliage de titane poreux a une porosité, une ouverture et une connectivité élevée appropriées; Lorsqu'il est implanté dans le défaut osseux après résection tumorale, l'implant d'alliage de titane poreux peut favoriser la formation de fixation biologique avec le tissu osseux environnant et reconstruire la stabilité du système squelettique.

1.3 Propriétés des implants en alliage de titane poreux

Les propriétés de l'implant en alliage de titane poreux comprennent principalement les propriétés mécaniques, la résistance à l'usure, la résistance à la corrosion, la biosécurité et l'histocompatibilité.

Propriétés mécaniques: les résultats montrent que les paramètres de propriété mécanique des implants en alliage de titane poreux peuvent être modifiés dans une certaine plage en ajustant la composition élémentaire et la structure des pores microscopiques des implants en alliage de titane poreux. Le module élastique final est similaire à celui de l'os humain (5-30 GPa), et la résistance est plus élevée que la résistance à la compression de l'os dense humain (100-230 MPa). Autrement dit, la résistance mécanique de l'implant est augmentée tandis que le phénomène de blindage de contrainte est réduit.

Résistance à l'usure et à la corrosion, biosécurité: À l'heure actuelle, le matériau d'implant en alliage poreux poreux le plus utilisé est l'alliage Ti6Al4V. Bien que comparée à l'acier inoxydable médical et à l'alliage à base de chrome de cobalt, l'alliage TI6AL4V a une résistance à l'usure plus forte et une résistance à la corrosion, avec l'augmentation du mouvement du corps et l'extension du temps d'implantation, cela conduira toujours à un certain degré de corrosion et de frottement de la frottement de L'alliage Ti6Al4V dans l'environnement physiologique, en particulier les éléments en aluminium (AL) et vanadium (V) dans l'alliage Ti6Al4v, ont des effets toxiques potentiels, et il existe un risque de propagation aux tissus environnants et provoquant des effets secondaires toxiques. Ces dernières années, les chercheurs de biomatériaux au pays et à l'étranger s'engagent à développer de nouveaux alliages de titane avec une toxicité et une résistance à la corrosion plus faibles. Des études ont montré que l'ajout de molybdène (MO), de zirconium (ZR), de tantale (TA) et d'autres éléments non toxiques β-stables aux alliages de titane peut non seulement améliorer la résistance à la corrosion des alliages de titane, mais également améliorer leur biosédiction.

Histocompatibilité: Dans la perspective de la structure des pores et des propriétés mécaniques, le module élastique des implants en alliage de titane poreux est considérablement réduit, ce qui peut réduire l'effet de blindage de stress entre les implants et le tissu osseux et fournir un espace approprié pour la croissance du tissu osseux. Cependant, en raison de l'absence de bioactivité de surface et de la capacité d'induction osseuse de l'implant d'alliage de titane poreux, il est difficile de former rapidement une liaison chimique stable avec le tissu osseux environnant. À l'heure actuelle, la modification de surface des implants en alliage de titane poreux peut encore améliorer son activité de surface et sa capacité d'induction osseuse. Les principales approches comprennent: (1) les processus physiques et chimiques sont utilisés pour convertir le film d'oxyde passivé d'origine d'implants en alliage de titane poreux en un film d'oxyde actif (principalement composé de TiO2), ce qui peut améliorer la résistance à la corrosion et la biohistocompatibilité de l'alliage de titane poreux implants. ② Des revêtements bioactifs tels que l'hydroxyapatite (HA) ont été préparés à la surface des implants en alliage de titane poreux. Cependant, bien qu'il existe de nombreuses méthodes de modification de surface et des recherches fondamentales sur les implants en alliage de titane poreux, en raison de processus de modification lourds et d'autres raisons, aucun produit de revêtement pour les implants en alliage de titane poreux n'a été cliniquement approuvé par les départements pertinents.

Dans le contexte de la technologie d'impression 3D, les implants en alliage de titane poreux peuvent être personnalisés et sont progressivement appliqués à la pratique clinique de la réparation de résection post-tumorale, et les implants en alliage de titane poreux simples sans fonctionnalisation anti-tumorale ont atteint une bonne efficacité clinique. Cependant, les rapports d'application clinique actuels sont principalement un suivi précoce et à moyen terme, et un suivi plus long est nécessaire à l'avenir pour évaluer l'efficacité de l'application clinique des implants en alliage de titane poreux. De plus, l'utilisation clinique actuelle de matériaux en alliage en titane poreux est l'alliage Ti6Al4V, le futur espère consacrer au développement d'une plus grande résistance à l'usure et à la corrosion, aucune toxicité potentielle des implants en alliage de titane poreux. L'implant en alliage de titane poreux anti-tumoral est actuellement au stade de recherche in vitro et d'expériences animales, et il devrait améliorer en continu le mécanisme anti-tumoral de l'implant en alliage de titane poreux anti-tumoral et l'a appliquer avec succès à la réparation et à la réparation Reconstruction après résection tumorale.