中國(guó)粉體網(wǎng)訊  生物陶瓷材料用于修復(fù)人體硬組織歷史悠久，從生物惰性材料發(fā)展到既具有生物活性又可降解的生物材料（如磷酸鹽和硅酸鹽生物陶瓷、硅基生物玻璃等），其生理功能要求不再是簡(jiǎn)單的組織填充替代物，而是能誘導(dǎo)組織再生、調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)和功能分化的組織工程材料。而生物陶瓷在人體上的應(yīng)用并不是一開始就那么順利的。

大約在20年前，Bob Pilliar教授開始尋找合成骨的替代材料。一度，塑料、金屬和陶瓷都曾經(jīng)被認(rèn)為是可用于關(guān)節(jié)置換的最新和最好的材料，但是它們對(duì)患者的疼痛緩解和活動(dòng)能力的恢復(fù)是有前提的，那就是這些材料不能持久。如今，通過與另外兩位研究者攜手，已經(jīng)成為多倫多大學(xué)牙醫(yī)學(xué)院、生物材料與生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院名譽(yù)教授的Pilliar找到了可以用來制造未來植入物的天然成分。要取代人造的膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)，他的部件必須是生物降解、持久和針對(duì)患者的特點(diǎn)量身定做的。

最終，研究人員們找到了一種以磷酸鈣形式存在的有效配方。這種粉末是由與人類骨骼中同樣的礦物成分組成的，它是一種可降解生物材料。Bob Pilliar教授由此被稱為加拿大生物陶瓷之父。

制造是由Waterloo大學(xué)的Mihaela Vlasea完成的，制造生物陶瓷植入物的機(jī)器人系統(tǒng)是一個(gè)二門冰箱的尺寸。利用紫外光將磷酸鈣粉末固化，Vlasea能夠制造非常精確的管和腔內(nèi)植入物。

像一個(gè)蟻丘，微小的孔可以實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分運(yùn)輸?shù)膬?nèi)部網(wǎng)絡(luò)管道。一旦植入，人的自然骨細(xì)胞將擴(kuò)散進(jìn)來并逐漸形成自然骨骼結(jié)構(gòu)。

并且還可以設(shè)計(jì)內(nèi)部排列毛孔的結(jié)構(gòu)，可以使種植體內(nèi)部的天然骨以不同的速度生長(zhǎng)，同樣的設(shè)計(jì)原理還可以運(yùn)用到燃料電池和牙科植入物的設(shè)計(jì)中。

隨著時(shí)間的推移，3D打印的聚磷酸鈣被逐漸吸收在人體內(nèi)，病人自身的組織和細(xì)胞代替了植入物的位置，并且保留了人工植入物的形狀。

當(dāng)然，研究人員的努力不局限于小塊的骨植入物，他們?cè)趪L試打印更大的植入物，一旦成功了將為患者帶來極大的福音。

參考文獻(xiàn)：

3DSCIENCEVALLEY. 更好的骨頭——徹底改變關(guān)節(jié)置換  

中科院上海硅鹽酸所. 上海硅酸鹽所研制出多功能黑色生物活性陶瓷材料

3D科學(xué)谷. 醫(yī)療植入物的市場(chǎng)需求賦予陶瓷3D打印顛覆潛力

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