Bond3D 是一家擁有能夠使用高性能聚合物功能部件的專利制造技術的公司，最近在其3D打印高強度 PEEK 部件的技術成熟方面取得了重大進展，其性能可與注塑成型或機加工的PEEK部件相媲美。 該公司現已與 Invibio Biomaterial Solutions合作，以開發(fā)下一代基于PEEK的脊柱融合器。

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高強度、多孔PEEK植入物

醫(yī)療器械行業(yè)將PEEK用于長期骨科、脊柱、創(chuàng)傷和心血管植入物，PEEK 在醫(yī)療設備中提供臨床和經濟效益的能力已帶來超過1500萬患者接受 PEEK 植入物，而Bond3D的技術通過允許創(chuàng)建高強度、多孔植入物來促進醫(yī)療設備進一步解決方案的開發(fā)，允許骨向內生長，此外還可以快速3D打印患者特定的植入物。

Bond 3D打印的脊柱融合器的CT圖像© Bond3D

多孔植入物的主要機會之一是脊柱椎體間融合裝置領域，每年用于治療超過一百萬患者的脊柱問題，在設計椎間融合裝置時，業(yè)界希望生產出允許通過無偽影 CT/MRI 圖像評估融合的裝置。除了包括具有促進骨骼向內生長的正確功能的高度多孔區(qū)域之外，通過生產模量與天然骨相似的植入物來減少籠子下沉的可能性，因此，需要開發(fā)比當前一代多孔鈦脊柱融合器更先進的解決方案。

Valley_Implants植入物3D打印技術© 3D科學谷白皮書

現在，Bond3D 已經建立了必要的能力，能夠設計出高度多孔的PEEK脊柱融合器，以滿足FDA批準所需的生物力學和生物相容性要求。

PEEK 材料的生物相容性

科學研究表明，骨重塑對動態(tài)載荷高度敏感。由于應力屏蔽效應，有必要研究和開發(fā)具有比金屬材料低的彈性模量的材料，以及用于骨科植入物的高短期和長期機械阻力。

PEEK材料憑借其化學性質穩(wěn)定、較高結構強度且符合骨骼力學性能等特點，成為骨科植入物的優(yōu)秀材料。該材料已被廣泛用于骨科領域的機械支撐應用，例如脊柱、胸椎、腰椎頸椎、骨科和創(chuàng)傷植入物。

但其具有加工困難，高生物惰性等缺點，限制了該材料的設計與應用。如何提高聚醚醚酮植入材料生物安全性、生物相容性、成骨效應和其他生物活性是進一步擴展該材料應用的重要突破點。

根據3D科學谷的市場了解，國內在這方面，第四軍醫(yī)大學的郭征、李小康聯合北京大學的鄭玉鋒研究團隊通過熔融成型沉積技術制備了3D打印多孔PEEK植入物，對其表面沉積聚多巴胺（PDA）涂層，并利用PDA螯合具有生物活性的鎂離子。研究團隊證明了3D打印多孔PEEK結構并在其表面構建PDA-Mg2+生物活性涂層是一種提高生物惰性材料生物相容性的簡便方法。

硬組織植入物

根據3D科學谷《3D打印-增材制造新材料醫(yī)療器械及相關監(jiān)管科學研究進展概況》一文，近年來，聚醚醚酮在3D打印硬組織替代物領域的應用受到廣泛關注。這一聚合物材料的生物相容性和化學穩(wěn)定性優(yōu)異，密度和力學性能均與人體骨骼接近，是一種理想的骨替代物材料，其與3D打印技術結合有望在骨科植入物領域得到廣泛應用。

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硬組織替代物是近年來增材制造醫(yī)療器械產業(yè)發(fā)展最為迅速的領域之一，國際骨科醫(yī)療器械巨頭紛紛布局這一巨大市場。我國在2018年批準了首個增材制造的定制式鈦合金下頜骨替代物，后陸續(xù)批準了3D打印鈦合金髖臼杯、鈦合金椎間融合器等產品。西安交通大學在3D打印聚醚醚酮骨替代物方面進行了創(chuàng)新性的技術和應用研究，自2017年起陸續(xù)實現了3D打印胸肋骨、下頜骨、顱骨等醫(yī)療器械的臨床應用。

國內PEEK的3D打印設備與材料方面，INTAMSYS遠鑄智能在高性能材料（材料擠出）3D打印領域不斷擴充其產品線，包括FUNMAT系列工業(yè)3D打印設備及其適配的高性能PEEK 3D打印耗材。

來源：3D科學谷