金属 3D プリントで最もよく使用される材料はチタン合金-、特に Ti6Al4V です。ここには、優れた生体適合性、優れた比強度、強力な耐食性、軽量性が豊富にあります。 3D プリントプロセス中、チタン合金は溶融欠陥が少なく、優れた機械的品質を備えた研磨粒子を生成できます。ただし、チタン合金にも応力シールドの問題があります。その弾性率は人間の骨の弾性率よりもはるかに高いため、骨に不適切な応力が生じ、骨の状態が損なわれる可能性があります。研究者らは、Ti{9}}Ta 合金や Ti-Nb 合金などの新しい合金材料や創造的な設計アイデアに注目しています。これらの合金は、弾性率が低いほど骨の剛性によく適合するため、応力シールドの影響を軽減できます。さらに、多孔質チタン構造やレーザー粉末床溶解法（PBF-LB）などの製造方法を適用することにより、インプラントの剛性をさらに変化させることができ、これにより骨組織の発達と骨結合の強化が促進されます。
コバルト-クロム-合金-、特にコバルト-クロム-モリブデン合金-は、特に高{0}}摩擦や高{1}}応力の状況における優れた耐摩耗性と硬度により、歯科用インプラント、人工関節、その他の分野で広く使用されています。コバルト-クロム合金の成功は、成分の特殊な混合にあり、クロムが合金の表面に酸化膜を形成し、インプラントの内部流体腐食を防ぎます。ほとんどの CoCr 合金には、アレルギー反応を誘発する可能性のある Ni が含まれていますが、コバルト クロム合金の弾性率が大きいため、応力シールドが生じる可能性もあります。エンジニアは、圧力を均等に伝達し、骨の負担を軽減し、応力遮蔽効果を最小限に抑えるために、さまざまな孔径と密度を備えた機能的に段階的な多孔質構造など、創造的な設計でこれらの問題に取り組んでいます。同時に、表面コーティングと処理方法により金属表面の生体適合性が向上し、それによって骨の結合が促進され、インプラントの性能と長期効果が向上します。-
ステンレス鋼は、骨プレートや手術器具の製造のための 3D プリンティング技術で主に使用されており、優れた機械的強度と強力な耐食性を誇ります。ステンレス鋼材料は、チタン合金と比較して、適度な生体適合性、高い引張強度と弾性率、安価な製造コスト、使いやすさ、靭性、および高い熱伝導率を備えているため、より優れた表面平滑性を備えています。しかし、長期にわたる劣化と合金元素の放出により、ステンレス鋼が炎症反応を引き起こす可能性があります。-鉄の放出は細胞に悪影響を与える可能性があります。短期間のインプラント、ネジ、手術器具には通常、ステンレス鋼が使用されます。-
優れた生体適合性、強力な耐食性、優れた強度、弾性率がタンタル合金の特徴です。しかし、タンタル合金は、高コスト、高密度、応力遮蔽問題、つまり Ti よりも弾性率が高いなど、積層造形において一定の困難を抱えています。-タンタル合金は一般に、小さなインプラント部品、多孔質インプラント、および骨結合特性を改善するインプラントコーティングとしての使用に適しています。臨床的には、四肢の静脈瘤、股関節および脊髄の静脈瘤の処置に 3D プリントされた多孔質タンタル金属が利用されており、良好な効果が実証されています。-多孔質タンタル金属の 3D プリントは、生体模倣骨梁構造の設計と製造に役立つだけでなく、優れた細胞接着性と生体適合性も備えています。この材料の弾性率と強度は、地域の環境に適しています。臨床研究データによると、術後の機能回復効果は良好で、3D プリントされた多孔質タンタル金属は骨と強力に結合する可能性があります-。
マグネシウム合金は、密度が低く、優れた強度対重量比、骨と同様のヤング率を備えているため、生物学的領域で大きな関心を集めています。{0}{1}マグネシウム合金の生体内分解特性は、生分解性金属に最適であるため、整形外科用インプラントの使用に新たな領域を切り開きます。それにもかかわらず、生体内でのマグネシウム合金の急速な分解特性には困難も伴うため、研究者らは、完全な吸収を保証し、必要なサポートを提供するために、マグネシウム合金の崩壊速度を遅らせる方法を探しています。
整形外科の分野では、インプラントの長期耐久性と患者のリハビリテーションの結果は、金属 3D プリント材料の生体適合性に直接依存します。{0}たとえば、チタン合金とコバルト-クロム合金は、その優れた機械的品質と生体適合性により、人工関節や骨プレートなどの整形外科用インプラントの製造に広く使用されています。しかし、応力シールドの問題は骨の質を損なう可能性があり、インプラントの破損や緩みを引き起こす可能性があります。多孔質構造と新しい合金材料を採用することで、応力シールドを低下させ、骨の結合を促進し、インプラントの長期安定性を高めることができます。{6}}さらに、生体適合性の高い材料は患者の回復時間を短縮し、インプラント周囲の炎症反応を最小限に抑え、組織の治癒と再生を促進し、使用を容易にすることができます。
歯科インプラントが口腔環境での長期安定性を保証するには、優れた生体適合性と機械的特性が必須条件です。{0}}歯科インプラントに使用される一般的な材料にはチタン合金やコバルトクロム合金があり、どちらも周囲の組織と強力な結合を確立できるため、インプラントの緩みや脱落のリスクが軽減されます。同時に、3D プリンティング技術により、患者の口腔状態に基づいて個別の歯科インプラントをカスタマイズできるため、患者の快適性が向上し、インプラントの成功率が向上します。さらに、優れた生体適合性材料を使用すると、患者の口腔の健康を維持し、口腔炎症の発生率を減らすことができます。
心臓ステントや血管ステントなどの心臓血管インプラントが生体内での長期有効性を保証するには、良好な生体適合性と耐食性が必須条件です。-ニッケル-チタン形状記憶合金の優れた形状記憶効果と生体適合性により、心臓血管インプラントの製造において非常に人気があります。それでも、人間の周囲にニッケルイオンが導入されると、いくつかの疑問が生じる可能性があります。 3D プリンティングと表面複合処理により、多孔質ニッケル チタン合金を調製すると、ニッケル イオンの放出を低減し、材料の生体適合性を高めることができます。さらに、生体適合性の高い心血管インプラントによって血栓形成と血管の再狭窄が軽減され、患者の生活の質が向上します。-
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