澳大利亚研究人员用金刚石涂层3D打印钛植入物进行研究

lydiazhang   2018-03-15 11:24:31

正如这首歌所说,钻石永远是 - 而不仅仅是珠宝。 本周来自澳大利亚的新研究表明,该石材已成功用作SLM 3D印刷钛种植体的涂层。 涂料可以用来保护3D打印,我们已经看到像蜡和碳纳米管这样的材料被用作涂料,甚至还有一种电致发光涂料使得照片发光,但据报道这是世界上第一次使用钻石。

除了人们可能有朝一日将盲人植入物植入体外的这种非常酷的想法之外,3D打印钛植入物上的钻石涂层实际上可以改善人体接受植入物用于整形外科和生物医学用途的方式。

正如我们现在所知,钛是用于医疗级别和患者特异性植入物的准确可靠的金属。 但是,这并不是没有问题,因为钛上的化合物可以防止骨骼和组织与生物医学植入物相互作用,导致身体拒绝材料。 使用便宜的人造金刚石来涂覆植入物可以解决这个问题。

生物医学工程师凯特福克斯博士及其在RMIT大学工程学院的团队使用3D打印的金刚石涂层钛种植体取得了突破性进展,尽管该大学的3D打印钛支架未取得一些新进展 高级

福克斯博士解释说:“目前医学植入物的金标准是钛,但钛植入物往往不以我们需要的方式与我们的身体相互作用。

“为了解决这个问题,我们在3D脚手架上使用钻石来创建一种表面涂层,能够更好地贴合哺乳动物中常见的细胞。 我们使用爆炸纳米金刚石来制造比钛粉便宜的涂层。 这种涂层不仅促进更好的细胞附着到下面的金刚石钛层,而且促进了哺乳动物细胞的增殖。 钻石增强了活骨和人造植入物之间的整合性,并减少了长时间的细菌附着。 我们的金刚石涂层不仅可以为3D打印的植入物提供更好的生物相容性,而且还可以改善其磨损和抗性。 这是一种特殊的生物材料。”

该合作团队由RMIT大学,墨尔本大学,RMIT显微镜和微量分析设施(RMMF),斯威本科技大学以及昆士兰科技大学健康与生物医学创新研究所等多个学科的研究人员组成。

他们共同发表了一篇题为“用于生物医学应用的添加制造钛的多晶金刚石涂层”的论文,该论文在ACS应用材料和界面杂志上发表; 合作者包括Aaqil Rifai,Nhiem Tran,Desmond W. Lau,Aaron Elbourne,Hualin Zhan,Alastair D. Stacey,Edwin LH Mayes,Avik Sarker,Elena P. Ivanova,Russell J. Crawford,Phong A. Tran,Brant C 吉布森,安德鲁格林特里,埃琳娜皮罗戈娃和福克斯博士。

摘要写道:“使用选择性激光熔化钛(SLM-Ti)的增材制造被用于制造跨越医药,国防和航空航天等许多不同领域的定制产品。尽管骨科植入物应用(例如“及时”植入物)有很大进展,但在材料骨整合和植入物上的细菌定居的易感性方面仍存在重大挑战。在这里,我们表明,这些钛样品上的多晶金刚石涂层可以增强生物支架相互作用,提高医疗植入物的适用性。高度顺应的涂层表现出与基材的优异结合。相对于未涂布的SLM-Ti,金刚石涂层样品显示增强的哺乳动物细胞生长,富集的磷灰石沉积和降低的微生物金黄色葡萄球菌活性。这些结果为SLM-Ti设备上的新型涂层提供了新的机会,特别是对于改进的生物医学植入物具有希望。“

钻石已被用于涂布心血管支架,仿生学和假肢,现在整形外科植入物。据与福克斯博士共同研究的博士研究员Rifai说,钻石是用于这些类型目的的有效材料,因为碳已经是人体中主要成分之一。

“碳具有令人难以置信的生物相容性。 我们的身体很容易接受和钻石作为一个复杂的材料接口的平台”Rifai说。

利用墨尔本纳米加工中心的微波等离子体工艺来制造通过结合钻石和钛支架制成的生物材料涂层。一旦从微波炉中取出,钛就被纳米金刚石涂层完全覆盖。

“这样的技术已经推出好几年了,在我们看到它可以提供给患者之前,还有很多步骤要做,”福克斯博士说。

“但是我们所做的是在漫长而潜在难以置信的旅程中迈出了第一步。”

该团队将继续关注该技术如何用于改善整形外科。

“3D打印是现代时代的开创性革命。通过3D打印,我们可以设计患者特定的医疗级别植入物。该技术快速,准确,可靠并节省了劳动时间”瑞法说。

“3D打印的可扩展性正在快速增长,所以我们可以预见金刚石涂层在不久的将来会在骨科领域变得常见。”

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