中国3D打印机网香港城大研究人员3D打印超弹性镍钛骨支架，柔韧性达6-7%，媲美天然骨
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3D打印超弹性镍钛骨支架
2025年9月4日，来自香港城市大学（CityU HK）的研究人员在再生医学领域取得了重要的里程碑。他们成功3D打印出镍钛（NiTi）合金骨支架，兼具超弹性、可调节的强度和孔隙率。支架形变恢复能力高达6%至7%，而天然骨的形变恢复能力仅为2%至4%，传统金属支架的形变恢复能力则不足1%。此外，这些支架可灵活调整强度、模量和渗透性等特性，以满足特定的植入部位需求。
研究结果以题为“Superelastic NiTi scaffolds
withextensively tuneable mechanical and mass transfer
properties”的论文发表于《国际极端制造杂志》上。这项工作为开发用于各种工程应用的高性能人工骨支架和其他多功能超材料提供了宝贵的见解，有望彻底改变骨修复和再生医学，为患者和医护人员带来新的希望。
全球对人工骨植入物的需求正在快速增长
人工骨植入物市场正在快速增长，预计到 2030 年市场价值将达到 642.7 亿美元。
本文通讯作者、香港城市大学机械工程系讲座教授陆建教授表示：“人工骨支架是植入物的重要组成部分，但现有的支架仍未达到理想状态。支架作为局部植入物，用于解决局部骨质流失问题，必须与植入部位的天然骨特性非常接近。例如，它们应该具备足够的变形恢复能力，并提供可调节的模量、强度和渗透性，以适应植入部位的特性。遗憾的是，传统的金属支架尚未达到这些期望。”
虽然 NiTi 合金因其生物相容性和优异的变形恢复能力已在骨植入物、正畸丝、骨板和血管支架中使用了数十年，但骨支架的复杂拓扑结构对传统制造方法提出了独特的挑战。
3D打印如何解决NiTi骨支架的挑战
镍钛合金是一种生物相容性金属，具有优异的变形恢复能力（也称为超弹性）。自20世纪末以来，研究人员一直在探索它在植入物中的应用，包括正畸丝、骨板和血管支架。然而，骨支架复杂的拓扑结构对传统的制造方法提出了挑战。
3D打印技术的出现为制造NiTi支架提供了解决方案。然而，初步研究表明，3D打印NiTi支架的性能控制仍存在困难，实现最佳超弹性和广泛可调性能的策略尚不明确。
陆建教授团队利用激光粉末床熔融技术，协同优化NiTi支架的微观结构和宏观结构，获得具有分级微观结构和螺旋片状拓扑结构的支架。
这种设计增强了可逆马氏体相变，显著提高了支架的超弹性。此外，通过调整体积分数和晶胞尺寸，实现了广泛的机械和传质性能，增强了支架的适用性。
“与之前报道的支架相比，我们的超弹性镍钛支架更接近天然骨的变形行为，并具有灵活的适应性，能够满足不同植入部位的多样化需求，”论文第一作者、陆建教授的博士生钟世宇说道。“未来的研究将重点关注这些支架的生物相容性和耐久性（包括疲劳、腐蚀等），以增强临床应用。”
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