用于生物医学应用的Ti-6Al-4V合金的单点增量形成:过程优化和体外生物相容性评估
Roberta Ruggiero1, Romina Conte2, Rosa Maria Marano1
1Stem Cells and Medical Genetics Units, Biomedical Section, Tecnologica Research Institute and Marrelli Health, 88900, Crotone, Italy.
Journal of the mechanical behavior of biomedical materials
|August 22, 2025
概括
使用单点增量成型 (SPIF) 制造植入物会影响表面性能. 较低的表面粗度增加了细胞增殖和骨质分化,改善了植入物的生物性能.
科学领域:
- 生物材料工程
- 材料科学
- 骨科植入物
背景情况:
- 由于其生物相容性和机械强度,合金对于生物医学应用至关重要.
- 由于缺乏对制造工艺,表面特征和生物性能的了解, 无法优化针对患者的植入物.
- 单点增量成型 (SPIF) 提供了创建复杂设备的潜力.
研究的目的:
- 研究SPIF参数对Ti-6Al-4VEL的机械性能和生物性能的影响.
- 将SPIF诱导的表面粗度变化与细胞反应和骨质分化相关联.
- 综合地定义生物性能,包括生物相容性,非变异性和骨质刺激.
主要方法:
- 采用SPIF制造的Ti-6Al-4V ELI样本在450°C时具有不同的工具直径,墙角和步骤深度.
- 综合评估包括表面特征,化学成分,微结构分析,硬度,可湿性,细胞毒性和基因毒性测试.
- 生物评估包括直接和间接的细胞测定,增殖率的确定和骨质标记物的基因表达分析 (BMP-2,ALP).
主要成果:
- SPIF的工艺参数显著影响了表面粗性和微观结构.
- 所有的SPIF标本都表现出良好的生物相容性和无突变性潜力.
- 较低的表面粗度与较高的细胞增殖率和骨质标志物 (BMP-2,ALP) 的增强表达相关.
结论:
- 通过改变表面地形和微观结构,SPIF过程参数对Ti-6Al-4V植入物的机械和生物性能产生了重大影响.
- 通过可控的SPIF处理优化表面粗度可以显著提高植入物的生物性能.
- 这项研究为开发具有改善生物结果的患者特异性植入物提供了基础.
