3D打印技術，可以精確控制多孔鈦及其合金的孔隙結構。并且，通過改變其孔徑大小、孔隙率、孔隙形狀和互聯性，能夠調節多孔鈦支架的機械性能，使植入物與人體骨骼力學性能更加匹配。

成熟金屬基3D打印技術

在目前金屬基3D打印技術中，比較成熟的有以下幾種：

• 電子束熔化技術（Electron Beam Melting，EBM）
• 選擇性激光熔融技術（Selective Laser Melting，SLM）
• 直接金屬激光燒結技術（Direct Metal Laser Sintering，DMLS）

其中，運用SLM技術制作的金屬部件，尺寸精度更好，成品致密度更高，力學性能也更優。

孔隙結構對骨骼生長的影響

材料孔隙結構對骨骼生長效應的影響，是骨組織生物工程中一直研究的熱點。大量研究表明，多孔支架的孔隙率、孔隙大小、孔隙形狀和表面結構（粗糙度）等參數，對支架內骨骼的生長分化具有重要影響。

具體而言，孔徑大小不僅影響支架中營養物質運輸、氧氣交換和微環境中代謝產物的清除，還與細胞遷移、細胞粘附、細胞增殖和分化、血管再生和軟骨礦化密切相關。

體外實驗表明，孔隙率較低的支架通過抑制細胞增殖和促進細胞聚集來促進骨骼生長；相比之下，體內更高的孔隙度可能會導致更好的成骨作用。研究發現，骨組織工程支架材料的理想孔隙率介于60% - 90%。同時，理想的頜骨植入材料，應具備管道及宏 - 微孔結構，以增加支架比表面積，提高細胞和生長因子負載量，改善骨的傳導性。

3D打印技術的局限與表面改性需求

3D打印技術可以制備出宏孔（>100μm）支架材料，但微納米孔結構（<10μm）的制備依然需要借助表面處理技術。因此，需要對多孔鈦的表面選用合適的方法進行改性，以利于成骨細胞的黏附、增殖及分化，誘導新生骨長入，提高其表面親水性，并在骨 - 移植物界面處形成機械鎖結作用，使二者更加緊密地結合。

鈦金屬表面改性方法

目前對鈦金屬表面改性的方法主要有物理法、化學法以及電化學法。其中，微弧氧化（Micro - arc oxidation, MAO）是一種相對簡便、高效制備高結合強度微納米多孔涂層的技術。

該技術通過電解液與相應電參數的組合，在鋁、鎂、鈦等金屬及其合金表面依靠弧光放電產生的瞬時高溫高壓作用，原位生長出以基體金屬氧化物為主的陶瓷膜層。

通過前期研究發現，微弧氧化表面處理技術可以在純鈦片表面制備一層微納米多孔涂層，該涂層有利于細胞的黏附、增殖和成骨分化。并且，與光滑表面相比，微米形貌可通過增加材料表面與周圍骨組織的機械嵌合力，提高新骨形成的速率和骨量，從而獲得較好的骨整合效果。

本研究的目的與方法

本研究擬借助SLM 3D打印技術及微弧氧化技術，制備出具有宏 - 微孔相結合的鈦支架，對其進行力學分析、材料表征并初步檢測支架材料的生物學活性，為今后構建仿生下頜骨皮質骨支架提供科學的理論依據。

具體操作上，先設計多孔鈦支架的鉆石分子結構單元和簡單立方結構單元，將若干個單元按照鉆石和簡單立方結構相互連接，就可以建立出具有鉆石結構和簡單立方結構的支架模型。其中，鉆石結構記為Ti - DIA，簡單立方結構記為Ti - CU。

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