海南
AM易道科研分享
当熟悉的牙科光固化树脂遇上骨科植入物会碰撞出什么？
来自浙江大学医学院附属儿童医院、浙江工业大学、台州技师学院以及台州市立医院的联合研究团队给出了一个有趣答案。
他们用光固化3D打印成功制造出了能释放抗生素的骨钉。
让我们来看看这个研究。
材料选择的巧思：从牙科到骨科的技术迁移
传统SLA医疗打印材料PPF、PCL、PDLLA等一直被生物相容性问题困扰，而牙科领域的BPA2EODMA和TEGDMA却已经在临床应用中证明了自己。
研究团队的思路很直接：既然这些材料在口腔环境中表现优异，为什么不能用于骨科？
关键在于配比优化。
BPA2EODMA作为高粘度的主要单体提供交联网络强度，TEGDMA作为小分子稀释剂改善流动性。
经过系统测试，7:3的质量比成为最优选择。
这个比例下树脂粘度适中，既能保证 的层间粘合，又不会因为过高粘度导致缺层或分辨率下降。
打印参数的精确控制
使用Anycubic Mono X进行打印，团队采用了50μm层厚、10秒曝光时间的标准参数。
图1显示的复杂螺纹结构对打印精度提出了很高要求，而优化后的树脂配方恰好满足了这种几何复杂度的需求。
从图2的设计图纸可以看出，团队不仅设计了标准的拉伸测试样条，还开发了多种不同规格的骨钉结构，包括张力螺钉、锁定钉和粗纹螺钉等。
最终打印出的半空心植入物展现了SLA技术在复杂医疗器械制造中的精度优势。
机械性能测试揭示了一个有趣现象：当BPA2EODMA比例超过70%时，虽然理论上交联密度更高，但实际拉伸强度反而下降。
原因在于高粘度影响了树脂的层间流动和均匀固化，这个重要提醒，材料配比不是越高越好，而要考虑打印工艺的适配性。
载药功能的工程化实现
更有意思的部分来了：如何在3D打印过程中实现药物装载？
团队采用了二次固化策略，先打印出带有内腔的骨钉结构，然后将头孢曲松钠与PEG300、PEG400DA混合制成载药树脂，注入内腔后进行二次UV固化。
这种设计的巧妙之处在于结构功能与治疗功能的分离：
外壳提供机械强度，内核负责药物释放。
SEM图像显示，外表面呈致密结构确保强度，内部呈多孔形态利于 。这种结构差异化设计为3D打印功能一体化提供了新思路。
工艺参数对性能的影响
图5的释放曲线展现了工艺参数的重要性。
固化时间直接影响释放行为：
4分钟固化的样品72小时累积释放率约60%，而2-3分钟固化可达73-78%。这说明 不仅影响机械性能，还能精确调控功能性能。
打印精度与功能实现的平衡
压缩测试结果值得关注：9.54±0.75 MPa的压缩强度已经满足非承重应用需求。
AM易道认为，这种机械性能对于颅面重建等应用场景已经足够，关键是要在强度与功能之间找到平衡点。
抗菌实验证实了这种平衡的有效性。
载药植入物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑制率分别达到49.14±4.89%和48.38±5.88%，对白色念珠菌的抑制率也有26.79±2.69%。
抑菌圈实验清楚显示了随着时间延长，抗菌效果逐渐增强的过程—这正是控释设计的魅力所在。
更重要的是细胞保护实验的结果。在细菌浓度为5×10⁷ CFU/mL时，载药植入物组的细胞存活率达到89.35±5.29%，与纯药物组相比无显著差异。
这证明了 不仅能有效抗菌，还能保护细胞免受感染损害。
对3D打印行业的启示
这项研究对3D打印从业者的启发是多层面的。
首先是材料思维的转变：不要局限于传统的应用领域分工，成熟领域的材料往往能为新应用提供现成的解决方案。
其次是功能集成的设计理念：
通过结构设计和工艺优化，单一打印过程可以实现多重功能。
特别值得关注的是工艺参数的精细化控制。
从机械性能到功能释放，每个参数都有其最优窗口。
这要求理解工艺-结构-性能之间的内在关联。
技术路径的可复制性
研究使用的光固化设备和标准SLA工艺流程，对大多数从业者来说门槛并不高。
关键技术壁垒在于材料配方和工艺参数的优化。
团队公开的7:3配比、1% TPO光引发剂浓度等参数，为同类应用提供了直接参考。
当然，从研究到产业化还有距离。生物安全性评估虽然通过了体外测试，但距离临床应用还需要更多验证。
AM易道认为，这项研究最大的价值在于重新定义新的材料结构功能一体化。
传统观念中，我们往往把3D打印看作是制造复杂几何结构的工具，而这个团队却证明了一个更深层的可能性：
通过巧妙的结构设计和材料选择，单一的打印过程可以同时承载机械支撑、生物相容和药物治疗三重功能。
当我们不再把3D打印仅仅视为传统制造的替代品，而是作为功能集成的设计平台时，更多跨界创新的机会就会显现出来。
https://doi.org/10.1038/s41598-025-09748-8
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