新型個(gè)性化生物功能植入物國(guó)際領(lǐng)先，華曙3D打印助力上海九院精準(zhǔn)醫(yī)療創(chuàng)新突破

導(dǎo)讀：3D打印技術(shù)變革了臨床骨科疾病的治療方式，開啟了個(gè)性化醫(yī)療的新時(shí)代。

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院（以下簡(jiǎn)稱 “上海九院”）作為國(guó)內(nèi)骨科領(lǐng)域的領(lǐng)軍者，早在醫(yī)療3D打印技術(shù)萌芽之際，便以行業(yè)前瞻視野率先與華曙高科達(dá)成戰(zhàn)略合作，引入華曙高科金屬3D打印設(shè)備、高分子高溫3D打印設(shè)備，構(gòu)建起從材料研發(fā)、植入物設(shè)計(jì)到臨床轉(zhuǎn)化的全鏈條創(chuàng)新平臺(tái)。

近年來，上海九院戴尅戎教授、郝永強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)在個(gè)性化骨科植入物、生物功能植入物等領(lǐng)域取得一系列突破性成果，為國(guó)內(nèi)骨科增材制造技術(shù)的臨床應(yīng)用樹立了標(biāo)桿。

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多類金屬植入物臨床應(yīng)用

3D打印技術(shù)為個(gè)性化鈦合金骨植入物的研發(fā)與應(yīng)用提供了核心支撐，上海九院戴尅戎、郝永強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)深耕數(shù)十年，實(shí)現(xiàn)了從技術(shù)探索到臨床落地的全方位突破。

早在上世紀(jì)70年代末，戴教授便啟動(dòng)個(gè)性化骨關(guān)節(jié)假體研究，80年代初推出第一代人工半骨盆等假體，90年代結(jié)合計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)創(chuàng)建數(shù)字化制造系統(tǒng)。2003年，團(tuán)隊(duì)獲定制化人工關(guān)節(jié)生產(chǎn)注冊(cè)證，但傳統(tǒng)制造技術(shù)難以滿足復(fù)雜設(shè)計(jì)與時(shí)效需求。

2010年金屬3D打印技術(shù)成熟后，郝教授團(tuán)隊(duì)啟動(dòng)第三代個(gè)性化假體研發(fā)，聯(lián)合合作伙伴構(gòu)建自主技術(shù)體系，2014年在全球首次將3D打印個(gè)性化骨盆假體應(yīng)用于臨床。依托華曙高科3D打印平臺(tái)，郝教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)率先開展3D打印骨病變模型、3D打印輔助導(dǎo)板及3D打印個(gè)性化金屬假體的研發(fā)應(yīng)用，2016年成功為嚴(yán)重骨缺損患者定制重建假體，術(shù)后患者運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)良好。

在骨盆腫瘤重建中，3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)手術(shù)規(guī)劃與假體定制，通過多孔結(jié)構(gòu)促進(jìn)骨與假體界面整合，保證假體長(zhǎng)期力學(xué)穩(wěn)定。針對(duì)全髖關(guān)節(jié)置換翻修難題，團(tuán)隊(duì)研發(fā) “綜合修復(fù)假體”（專利號(hào)：ZL201821515389.3），針對(duì)髖臼周圍骨盆復(fù)雜缺損創(chuàng)新提出“郝氏分型”，為臨床治療提供標(biāo)準(zhǔn)指南，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜骨關(guān)節(jié)缺損的個(gè)性化精準(zhǔn)治療。

截至目前，上海九院3D打印個(gè)性化骨盆、髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、足踝、椎體等內(nèi)植物已應(yīng)用于臨床，臨床隨訪顯示，定制化假體不僅能精準(zhǔn)匹配骨缺損區(qū)域，還能快速實(shí)現(xiàn)假體-骨界面整合，顯著降低假體松動(dòng)等并發(fā)癥的發(fā)生率，延長(zhǎng)假體使用壽命，有望改善患者治療結(jié)局。

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新型多孔鈦合金支架賦能骨修復(fù)

上海九院郝永強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)聚焦新型多孔鈦合金支架研發(fā)，通過材料改良、表面改性及功能整合等多維創(chuàng)新，顯著提升支架生物相容性與骨修復(fù)效能，為骨科骨缺損治療提供新思路。

郝教授團(tuán)隊(duì)探索多金屬合金與功能涂層技術(shù)，采用華曙高科SLM技術(shù)制備的Ti-Ta-Nb-Zr合金支架，在細(xì)胞增殖、黏附及骨再生整合方面表現(xiàn)優(yōu)于傳統(tǒng)Ti6Al4V合金。為優(yōu)化Ti6Al4V 支架性能，團(tuán)隊(duì)施加TiCu/Ti-Cu-N涂層，有效促進(jìn)人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞細(xì)胞增殖黏附，助力骨修復(fù)；通過飛秒激光處理改善支架表面粗糙度與親水性，加速成骨細(xì)胞骨內(nèi)生長(zhǎng)，提升骨整合能力。

在功能拓展方面，新型含鍶鈦支架聯(lián)合骨折愈合期兔血清外泌體（BF EXO），可顯著加速嚴(yán)重骨缺損修復(fù)，其成骨與血管再生效果優(yōu)于健康供體來源的 sEXO，相關(guān)機(jī)制已通過 RNA 測(cè)序闡明。此外，團(tuán)隊(duì)將辛伐他汀負(fù)載于PLGA水凝膠，與3D打印鈦合金支架結(jié)合，實(shí)現(xiàn)藥物局部控釋，既增強(qiáng)成骨與骨整合效果，又能通過鐵死亡機(jī)制抑制骨肉瘤，兼具治療與修復(fù)雙重功效。

郝教授團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的一系列研究，覆蓋材料、細(xì)胞及臨床前多個(gè)維度，通過基材篩選、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、表面改性等創(chuàng)新，構(gòu)建了高性能多孔鈦合金支架體系，為骨科植入物研發(fā)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，具有廣闊臨床轉(zhuǎn)化前景。

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新型個(gè)性化生物功能植入物國(guó)際領(lǐng)先

鈦合金骨植入物雖臨床應(yīng)用廣泛，但存在生物活性不足、不可降解的局限。為滿足臨床高生物相容性、促骨整合需求，上海九院郝永強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)聚焦鉭、鎂新型生物功能金屬，借助華曙高科SLM技術(shù)實(shí)現(xiàn)3D打印植入物的技術(shù)突破與臨床轉(zhuǎn)化。

鉭金屬憑借高生物活性成為骨修復(fù)優(yōu)選材料。團(tuán)隊(duì)通過 SLM 技術(shù)制備的多孔鉭支架、鉭合金支架（孔徑 300-400μm），孔隙規(guī)則且連通性佳，力學(xué)性能適配人體骨骼，可避免應(yīng)力遮擋，其細(xì)胞黏附、增殖及成骨分化效果均優(yōu)于傳統(tǒng) Ti6Al4V 支架。為進(jìn)一步擴(kuò)展臨床應(yīng)用前景，團(tuán)隊(duì)開發(fā)了3D打印鈦合金表面鉭涂層技術(shù)，團(tuán)隊(duì)制備的鉭涂層與3D打印鈦合金基體結(jié)合強(qiáng)度超100MPa，且力學(xué)性能優(yōu)于現(xiàn)有的多孔鉭產(chǎn)品，相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，鉭及鉭 - 銅復(fù)合涂層具有優(yōu)異的促成骨功能，且兼具抗菌、促血管生成功能。

目前，郝永強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)已率先將鉭涂層3D打印個(gè)性化假體應(yīng)用于臨床，3-5年隨訪記錄顯示，鉭涂層假體臨床療效優(yōu)于現(xiàn)有鈦合金假體。

鎂合金方面，團(tuán)隊(duì)研發(fā)的 JDBM（Mg-Nd-Zn-Zr）合金植入物，降解釋放的鎂離子兼具抗菌與成骨誘導(dǎo)作用，對(duì) MRSA 和大腸桿菌抑制率分別達(dá) 90.0% 和 92.1%。2021 年臨床研究顯示，9 例內(nèi)踝骨折患者采用 JDBM 螺釘治療后，復(fù)位固定良好且無并發(fā)癥。載唑來膦酸陶瓷復(fù)合涂層 JDBM 支架，實(shí)現(xiàn)藥物緩釋與成骨作用協(xié)同，顯著提升骨質(zhì)疏松性骨折愈合質(zhì)量。SLM 技術(shù)則克服了傳統(tǒng)制造的諸多局限，SLM 制備的JDBM合金力學(xué)性能優(yōu)異，優(yōu)于WE43、AZ31等商用鎂合金。

目前，郝教授團(tuán)隊(duì)在3D打印骨活性金屬鉭個(gè)性化內(nèi)固定器械、鉭涂層3D打印個(gè)性化假體、可降解鎂合金內(nèi)固定螺釘?shù)刃滦蜕锕δ苤踩胛锏膰?guó)際臨床應(yīng)用方面處于領(lǐng)先地位，為骨科復(fù)雜疾病治療提供了更優(yōu)解決方案。