钽金属材料增材制造椎间融合器技术优势：

　　1、钽作(zuo)为“亲生(sheng)物”金属(shu)，具有(you)良好的(de)耐腐蚀性[1]和生(sheng)物相容性[2-3]，其对(dui)骨组织的(de)亲和力(li)突(tu)出，骨传导(dao)和骨诱导(dao)能(neng)力(li)优异，促进骨长入和骨融合(he)；

　　2、三维贯通(tong)仿生骨小梁微孔(kong)结构，有利于骨融合和(he)血(xue)(xue)管(guan)化；孔(kong)隙率高达68%-78%，促进骨长入和(he)血(xue)(xue)管(guan)形成，提高融合率；

　　3、弹性模量与人(ren)体松质(zhi)骨(gu)和骨(gu)小梁接近，生(sheng)物(wu)力学适配度高，减少应力遮挡(dang)；

　　4、解(jie)剖形态匹配度(du)高，微米级(ji)(ji)及纳米级(ji)(ji)的(de)表面粗糙(cao)度(du)，与人体骨骼摩擦系(xi)数高[4]，有利(li)于(yu)提(ti)高融(rong)合率和(he)稳定(ding)性，抗下沉能力突(tu)出(chu)；

　　5、优(you)秀的承重(zhong)能力[5]，可实现即刻负重(zhong)；高韧性和(he)高塑(su)性，抗疲劳性能优(you)异；

　　拓展阅读

　　钽(tan)具(ju)有“亲生(sheng)物”金属(shu)之称，早在1802年，瑞典化(hua)学家(jia)Ekeberg在矿石中发现了钽(tan)，并(bing)以Tantalus命名。

　　1866年(nian)罗兹(zi)用钠(na)还(hai)原(yuan)Na2TaF7方法得到了纯度(du)较高(gao)的钽。纯钽是(shi)一种灰色、光(guang)亮(liang)、坚硬(ying)的金属。

　　钽(tan)的硬度适(shi)中，延展性(xing)良好，可以拉成比头发(fa)丝还细的钽(tan)丝;钽(tan)的化(hua)(hua)学性(xing)质极(ji)其稳(wen)定，耐腐蚀性(xing)极(ji)强(qiang)，除氢氟酸(suan)、三氧化(hua)(hua)硫、热(re)浓硫酸(suan)和碱外(wai)，能抵抗所(suo)有无机(ji)和有机(ji)酸(suan)腐蚀。钽(tan)热(re)膨(peng)胀系(xi)数很小，如1903年德国化(hua)(hua)学家(jia)Bolton用金属钽(tan)制作(zuo)灯丝材料。

　　凭(ping)借其独特的物理和化(hua)学特性(xing)，钽广泛应(ying)用(yong)(yong)于(yu)化(hua)工、电容(rong)器、电子以及(ji)航空航天领(ling)域。钽具有极(ji)佳的生物惰性(xing)和生物相容(rong)性(xing)，从1940年纯钽首次被应(ying)用(yong)(yong)于(yu)骨科(ke)领(ling)域，至今(jin)已应(ying)用(yong)(yong)于(yu)临床近80年，包括颅(lu)骨补(bu)片(pian)、心脏起搏器、骨关节修复体和缝合线等。

　　利用纯(chun)钽(tan)(tan)材(cai)料(liao)(liao)可制(zhi)备出多孔(kong)(kong)钽(tan)(tan)形态部件(jian)，临床实践表明，多孔(kong)(kong)钽(tan)(tan)在提供足够力(li)学强(qiang)度的同时可减少应(ying)力(li)遮挡，这有利于(yu)骨(gu)生物(wu)力(li)学传导和骨(gu)骼再生后的塑形;多孔(kong)(kong)钽(tan)(tan)具有良好的生物(wu)相容性(xing)，诱导骨(gu)组(zu)织和血管组(zu)织向多孔(kong)(kong)钽(tan)(tan)内(nei)生长。上述特性(xing)使(shi)多孔(kong)(kong)钽(tan)(tan)材(cai)料(liao)(liao)广(guang)泛应(ying)用于(yu)股骨(gu)头坏死修复、关(guan)节(jie)置换、骨(gu)缺(que)损修复等骨(gu)科领域。因此，多孔(kong)(kong)钽(tan)(tan)被认为是(shi)目(mu)前最(zui)为理想的骨(gu)科植入材(cai)料(liao)(liao)。

　　在过去50年中，金(jin)属钽零部件的(de)制造(zao)大多是先采用粉(fen)末冶金(jin)法或电子束熔炼法获(huo)得钽金(jin)属的(de)锭坯，再经塑性变(bian)形(xing)、焊接以及热处(chu)理后获(huo)得最终产品。

　　钽金属(shu)(shu)具(ju)有化(hua)学性(xing)(xing)质稳定(ding)、耐(nai)磨蚀、生物相容性(xing)(xing)好等(deng)优良(liang)特性(xing)(xing)，是制作骨植入器件较为(wei)理想(xiang)的金属(shu)(shu)材料(liao)。但由(you)于纯(chun)钽密度(du)（16.6 g/cm3）和(he)弹性(xing)(xing)模量（185.7 GPa）都(dou)非常高,直接加(jia)工用于医疗领域骨植入材料(liao)在临床应用上(shang)一度(du)受到限制。

　　直到(dao)美国某公司采用(yong)化学(xue)气相沉积方法制(zhi)备出商(shang)品(pin)化的医(yi)用(yong)多孔(kong)(kong)骨(gu)小梁形态(tai)钽金(jin)属产品(pin)，解决了密(mi)度高和(he)弹性模(mo)量(liang)高这(zhei)两个(ge)问题，并在(zai)临床应用(yong)中表现出优异的生物力学(xue)相容性和(he)骨(gu)整合性能，多孔(kong)(kong)钽被认为(wei)是(shi)最具有潜(qian)力替(ti)代传统金(jin)属植入物的新型骨(gu)植入材料。

　　目(mu)前市面上采用化学气(qi)相(xiang)沉积法制备(bei)多孔钽金(jin)属(shu)植入(ru)物如(ru)钽金(jin)属(shu)关节垫块、多孔钽金(jin)属(shu)脊(ji)柱融合器等产(chan)品(pin)几乎被美(mei)国某巨头公司所垄断(duan)，价格(ge)居高不下(xia)，“高端且昂贵”。

　　另一方面，化(hua)学气(qi)相(xiang)沉(chen)积法工艺复(fu)杂(za)，生产成本(ben)高(gao)，制备复(fu)杂(za)形态(tai)和解剖(pou)学匹配的个性化(hua)多孔钽植入物难度大，并且无法实现高(gao)度仿生多孔结构的精(jing)准调控和“规模化(hua)定制生产”。

　　这(zhei)显然(ran)无法满足医疗市场产业(ye)升级以及(ji)个(ge)性化医疗对多(duo)孔钽植(zhi)入体等金属(shu)钽复杂构件(jian)的迫切需求。

　　近年(nian)来，数字化驱动的(de)先进制(zhi)造工艺(yi)迎来了高速发(fa)展时期，以选区(qu)激光熔(rong)(rong)融(rong)(SLM)技术和电子束(shu)选区(qu)熔(rong)(rong)化(EBM)为(wei)代表(biao)的(de)粉末床熔(rong)(rong)融(rong)增材(cai)制(zhi)造装备(bei)和工艺(yi)不断(duan)成熟，其生产(chan)的(de)钛合金零件在医疗、航(hang)(hang)空、航(hang)(hang)天等(deng)领域已经取得了规模(mo)化的(de)应用。这为(wei)多(duo)孔钽的(de)制(zhi)造与生产(chan)提供(gong)了新工艺(yi)。

　　增材制造金属3D打印技术的进步，为突(tu)破(po)该技术难题带来了希望。

　　相(xiang)比于(yu)传统加工(gong)(gong)技(ji)术(shu)，增材制(zhi)造技(ji)术(shu)在多孔钽的加工(gong)(gong)方面(mian)具有(you)明显的优势，如：材料利用(yong)率(lv)高(gao)，以(yi)构(gou)件的三维(wei)数字模型(xing)为模板使得(de)毛坯件尺(chi)寸接近(jin)最(zui)终产(chan)(chan)品，减少了加工(gong)(gong)余量，降(jiang)低了生产(chan)(chan)成本；加工(gong)(gong)流程简化(hua)、缩短，提高(gao)了生产(chan)(chan)效率(lv)，且(qie)可(ke)实现个性(xing)化(hua)定制(zhi)。因此，采用(yong)增材制(zhi)造技(ji)术(shu)制(zhi)备(bei)多孔钽构(gou)件，实现钽复杂构(gou)件的高(gao)质(zhi)量形状(zhuang)和(he)(he)内(nei)部细节要求，对(dui)于(yu)满足产(chan)(chan)业升级以(yi)及个性(xing)化(hua)诊疗服务，具有(you)重(zhong)要的科学价(jia)值和(he)(he)应用(yong)价(jia)值。

　　中国(guo)是世界上(shang)人口最多的(de)国(guo)家，在中国(guo)开(kai)展骨植(zhi)入(ru)材料的(de)制备研(yan)究具有(you)重大的(de)社(she)会意义，不(bu)仅可以打破国(guo)外技术壁垒、减(jian)少国(guo)内对此类进口产(chan)品的(de)依赖(lai)，满(man)足(zu)国(guo)人急需，也有(you)望实现(xian)进口产(chan)品替代(dai)，市场前景广阔。

　　湖南华翔(xiang)医疗科(ke)技(ji)有限公司致(zhi)力于新(xin)型生物材料、3D打印医疗等领(ling)域的应用研(yan)发,与国内外(wai)多家医疗机构、科(ke)研(yan)院所开(kai)展(zhan)合(he)作,形成了“产学(xue)研(yan)医”一体化的创(chuang)新(xin)发展(zhan)模式,在3D打印医疗、多孔钽金(jin)属(shu)、可降解锌(xin)合(he)金(jin)等领(ling)域积累了丰富的行业经验。

　　华翔(xiang)医(yi)(yi)疗(liao)(liao)首款钽金属增材制造椎(zhui)间(jian)融合器(qi)医(yi)(yi)疗(liao)(liao)器(qi)械(xie)注册证的获(huo)批，标(biao)志着多(duo)孔钽金属植入医(yi)(yi)疗(liao)(liao)器(qi)械(xie)已实现产(chan)业化突破，填补(bu)了(le)多(duo)孔钽材料增材制造领域(yu)市场空白，这充分体(ti)现了(le)华翔(xiang)医(yi)(yi)疗(liao)(liao)在(zai)创新医(yi)(yi)疗(liao)(liao)器(qi)械(xie)领域(yu)的科研创新能(neng)力。

　　这是我国医(yi)疗(liao)(liao)领域重(zhong)要技(ji)术突(tu)破，为钽金属增材制造领域里(li)程碑事件(jian)，将引领行业快速发展和进步。不久的(de)将来，定会涌现出更多优质创新产品和技(ji)术，为精准医(yi)疗(liao)(liao)、个性(xing)化医(yi)疗(liao)(liao)、高端医(yi)疗(liao)(liao)发展贡献(xian)民族(zu)力(li)量。

　　参考文献

　　[1]Sagomonyants KB,Hakim-Zargar M,Jhaveri A,et al.Porous tantalum stimulates the proliferation and osteogenesis of osteoblasts from elderly female patients[J].J Orthop Res,2011,29(4):609-616.

　　[2]Balla VK,Banerjee S,Bose S,et al.Direct laser processing of a tantalum coating on titanium for bone replacement structures[J].Acta Biomater,2010,6(6):2329-2334.

　　[3]Cortecchia E,Pacilli A,Pasquinelli G,et al.Biocompatible two-layer tantalum/titania-polymer hybrid coating[J].

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　　华翔医疗·产品介绍

　　湖南华翔医(yi)(yi)疗科(ke)技有(you)限公司（简称：华翔医(yi)(yi)疗）是一(yi)(yi)家集(ji)研(yan)发、生产(chan)和(he)服务于一(yi)(yi)体化的高科(ke)技企业。公司致力(li)于新(xin)型(xing)生物材料、3D打印医(yi)(yi)疗等领(ling)域(yu)的应用(yong)研(yan)发,为精准(zhun)(zhun)医(yi)(yi)疗提供标准(zhun)(zhun)化和(he)定制式(shi)医(yi)(yi)疗器械。

　　在3D打(da)印方(fang)面，截止2023年1月，已完(wan)成个(ge)性(xing)(xing)化3D打(da)印手(shou)术模型(xing)导板(ban)案例14000余例；公(gong)司(si)(si)获(huo)得(de)基于(yu)SLM(选择性(xing)(xing)激光熔(rong)融(rong)(rong))技术“多(duo)孔型(xing)椎体(ti)融(rong)(rong)合(he)(he)器(qi)(qi)(qi)”及“多(duo)孔型(xing)椎间融(rong)(rong)合(he)(he)器(qi)(qi)(qi)”三(san)类(lei)医疗器(qi)(qi)(qi)械注(zhu)册证;在个(ge)性(xing)(xing)化定制领域,与多(duo)家医疗机构合(he)(he)作,基于(yu)“定制式金属3D打(da)印脊柱融(rong)(rong)合(he)(he)器(qi)(qi)(qi)”研(yan)发应用取(qu)得(de)卓越成果;在可降解锌(xin)合(he)(he)金方(fang)面,于(yu)2020年完(wan)成人体(ti)植(zhi)入(ru)手(shou)术应用；多(duo)孔钽金属方(fang)面,于(yu)2017年完(wan)成个(ge)性(xing)(xing)化3D打(da)印多(duo)孔钽金属垫块植(zhi)入(ru)膝关节翻修手(shou)术，2023年1月获(huo)批公(gong)司(si)(si)首张以(yi)钽金属粉末为材料的(de)仿生骨(gu)小梁(liang)结构“增材制造椎间融(rong)(rong)合(he)(he)器(qi)(qi)(qi)”三(san)类(lei)医疗器(qi)(qi)(qi)械注(zhu)册证。

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