Page 92 - 南京医科大学学报自然科学版

第41卷第7期
·1022 · 南 京 医 科 大 学 学 报 2021年7月

degradation rates were as follows：3D⁃AZ91＞AZ31＞PLA⁃3D⁃AZ91. The surfaces of 3D⁃AZ91 and AZ31 were covered with irregular
agglomerate degradation products，which contained magnesium，calcium，phosphorus and other elements. Conclusion：Compare with
the traditional casting method，3D⁃printed magnesium alloy possesses better mechanical property. What’s more，its degradation rate
can be effectively improved by the PLA surface coating.
［Key words］ magnesium alloy；3D printing；microstructure；degradation performance
［J Nanjing Med Univ，2021，41（07）：1021⁃1027］

在口腔种植学中，充足的骨量对种植成功率以 向离散成一系列的有序薄层，利用激光束逐层扫描
［1］
及预后至关重要 。缺牙后的牙槽嵴往往存在不同 液态树脂或金属粉末，从而固化或熔融堆积制成任
程度的骨吸收。根据Seibert 分类，将牙槽骨缺损分 意形状的实体零件 ［13］ 。三维打印技术可以根据骨
为水平（Ⅰ型）、垂直（Ⅱ型）、水平⁃垂直联合（Ⅲ型） 缺损部位制备个性化支架，从而满足复杂多变的临
［2］
3类 。在前牙美学区，种植治疗除了需要恢复咀嚼 床需求。三维打印镁合金支架是将镁合金粉铺在
功能，还要恢复软硬组织的自然外形和色泽，获得 基板上，通过激光束扫描使其融化，不断重复该过
理想的美学效果。而功能和美学的恢复首先要对 程，最终按预先设计打印出镁合金支架。由此可

各类牙槽骨缺损进行骨增量。引导骨再生（guided 见，作为植入体内的生物医用材料，镁合金具有良
bone regeneration，GBR）是一种利用屏障膜和骨移 好的生物相容性以及足够的机械性能，而三维打印
植物重建种植体周围局部骨缺损的外科手术，是种 技术能赋予镁合金支架适配大范围复杂骨缺损形
植术中处理骨量不足的常用技术 ［3-4］ 。GBR 能有效 态的能力。因此，本研究拟在三维打印制备镁合金
修复局部骨缺损，增强种植体的骨结合，有利于种 支架的基础上，研究其显微组织结构，测试体外降
［5］
植体的长期稳定 。然而，当牙槽骨缺损范围较大 解性能，并对表面包裹聚乳酸（polylactic acid，PLA）
时，如水平⁃垂直联合（Ⅲ型）缺损，屏障膜容易出现 膜层控制其降解速率进行初探。
移位、空间支撑力不足、塑形难等情况，使GBR无法
1 材料和方法
［6］
满足大范围骨缺损修复的临床需求 。针对这一
［7］
点，1969 年 Boyne 等 开始将钛网应用于大范围不 1.1 材料
连续骨缺损的重建，预成钛网或个性化钛网可单独 AZ91 镁合金粉、AZ31 镁合金（河北金鑫），PLA
应用于水平或垂直骨缺损的骨增量手术。但钛网 （NatureWorks，美国），砂纸（香港鹰牌），金刚石抛光
存在不可降解、需要二次手术取出等弊端。其次， 喷剂（浙江恒宇），无水乙醇（上海沪试），三氯甲烷
钛的弹性模量（105~109 GPa）远高于人体松质骨 （北京国药），Hank’s 模拟体液（Sigma，美国），打磨
（10~30 GPa），产生的应力遮挡效应可引发钛网松 抛光机（济南方圆），三维打印机（M2150T，江苏三维
［8］
动 。这些问题均会对钛网在骨增量手术中应用的 智能制造研究院），金相显微镜（MeF3，奥地利），X
临床效果造成不良影响。 射线能量色散光谱仪（OXFORD ULTIM MAX，英
相比于传统钛网，镁及镁合金具有可降解性， 国），X射线衍射仪（Smartlab9，日本理学），显微维氏
且密度小、比强度高、生物相容性较好，在心脏支架等 硬度计（FUTURE⁃TFCH，日本），场发射扫描电子显
医用金属材料领域发挥重要作用 。镁（1.738 g/cm） 微镜（TESCAN MAIA3 RISE，捷克）。
［9］
3
和镁合金（1.75~1.85 g/cm）的密度近似人体皮质骨 1.2 方法
3
（1.75 g/cm），而医用钛合金 Ti⁃6Al⁃4V 的密度高达 1.2.1 试件制备
3
4.47 g/cm 3［10］ 。在生物相容性方面，镁离子在人体中 应用 Magics 软件设计直径 3 cm 的圆柱三维模
大量存在，参与多种代谢活动和生理机制。人体的 型，经数据导入、基板打磨和调平等步骤，将 AZ91
每 70 kg 体重含有约 35 g 镁，每天对镁的需求量约 镁合金粉均匀铺开，激光扫描后再次铺粉并不断重
［11］ 复该过程，进行三维打印。打印获得圆柱体后，均
375 mg 。同时，镁及镁合金均有良好的骨诱导性，
镁离子可以促进骨膜内干细胞的成骨分化 。 匀切割为厚 2 mm 的三维打印镁合金圆片试件（3D⁃
［12］
三维打印技术是一种基于离散、堆积成形理念 AZ91），以直径 3 cm、厚 2 mm 的铸造镁合金圆片试
的先进增材制造技术。将零件的 3D 模型沿一定方 件（AZ31）为对照组。将 20 g PLA 溶解于 180 mL 三