中国监管机构已批准了首款激光3D打印全膝关节植入物，该植入物由纳通生物技术公司开发。此次批准是在一项新研究的基础上进行的，该研究解决了使用激光粉末床熔合技术制造金属植入物的关键挑战。
由华南理工大学和北京清华长庚医院研究人员领导的团队发现，3D 打印的钴铬钼 (CoCrMo) 合金植入物存在显著的不一致性。测试显示，该材料的伸长率在一个方向上从 19.1% 变化到另一个方向上从 9.3% 变化，这凸显了医疗应用的潜在可靠性问题。
(a) 图表说明柱状晶粒在 LPBF 过程中如何发展，从而导致微观结构各向异性；(b) 应力-应变曲线显示热处理后机械各向异性显著改善；(c) 图表显示再结晶过程，其中等轴晶粒形成以消除方向性影响并增强均匀性；(d) TEM 图像揭示了固溶退火状态下马氏体板条之间的纳米级相互作用；(e) 退火孪晶和马氏体板条之间协同效应的可视化表示。（图片来源：华南理工大学的戴丽金和宋昌辉。）
研究人员开发了一种两步热处理工艺来提高材料的均匀性。该工艺包括将材料加热至 1150°C 并持续一小时，然后进行水冷，然后再加热至 450°C 并持续 30 分钟。这种方法使材料性能更加一致，极限抗拉强度达到 906.1 MPa，不同方向的抗拉强度达到 879.2 MPa。
这项研究发表在《材料未来》杂志上，展示了优化的热处理如何提高 3D 打印金属植入物的强度和可靠性。该研究结果解决了医疗植入物的重要安全问题，这些植入物必须在人体内各种方向的力下保持一致的性能。
研究团队目前正在探索其他表面处理方法，以提高耐磨性和生物相容性。这些方法包括喷丸和超声波喷丸技术，这些技术可以延长植入物在日常使用条件下的使用寿命。
来源：medicalxpress.com
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