新型个性化生物功能植入物国际领先，华曙3D打印助力上海九院精准医疗创新突破

导读：3D打印技术变革了临床骨科疾病的治疗方式，开启了个性化医疗的新时代。

上海交通大学医学院附属第九人民医院（以下简称 “上海九院”）作为国内骨科领域的领军者，早在医疗3D打印技术萌芽之际，便以行业前瞻视野率先与华曙高科达成战略合作，引入华曙高科金属3D打印设备、高分子高温3D打印设备，构建起从材料研发、植入物设计到临床转化的全链条创新平台。

近年来，上海九院戴尅戎教授、郝永强教授团队在个性化骨科植入物、生物功能植入物等领域取得一系列突破性成果，为国内骨科增材制造技术的临床应用树立了标杆。

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多类金属植入物临床应用

3D打印技术为个性化钛合金骨植入物的研发与应用提供了核心支撑，上海九院戴尅戎、郝永强教授团队深耕数十年，实现了从技术探索到临床落地的全方位突破。

早在上世纪70年代末，戴教授便启动个性化骨关节假体研究，80年代初推出第一代人工半骨盆等假体，90年代结合计算机辅助设计创建数字化制造系统。2003年，团队获定制化人工关节生产注册证，但传统制造技术难以满足复杂设计与时效需求。

2010年金属3D打印技术成熟后，郝教授团队启动第三代个性化假体研发，联合合作伙伴构建自主技术体系，2014年在全球首次将3D打印个性化骨盆假体应用于临床。依托华曙高科3D打印平台，郝教授团队在国内率先开展3D打印骨病变模型、3D打印辅助导板及3D打印个性化金属假体的研发应用，2016年成功为严重骨缺损患者定制重建假体，术后患者运动功能恢复良好。

在骨盆肿瘤重建中，3D打印技术实现精准手术规划与假体定制，通过多孔结构促进骨与假体界面整合，保证假体长期力学稳定。针对全髋关节置换翻修难题，团队研发 “综合修复假体”（专利号：ZL201821515389.3），针对髋臼周围骨盆复杂缺损创新提出“郝氏分型”，为临床治疗提供标准指南，实现了复杂骨关节缺损的个性化精准治疗。

截至目前，上海九院3D打印个性化骨盆、髋关节、膝关节、肩关节、肘关节、足踝、椎体等内植物已应用于临床，临床随访显示，定制化假体不仅能精准匹配骨缺损区域，还能快速实现假体-骨界面整合，显著降低假体松动等并发症的发生率，延长假体使用寿命，有望改善患者治疗结局。

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新型多孔钛合金支架赋能骨修复

上海九院郝永强教授团队聚焦新型多孔钛合金支架研发，通过材料改良、表面改性及功能整合等多维创新，显著提升支架生物相容性与骨修复效能，为骨科骨缺损治疗提供新思路。

郝教授团队探索多金属合金与功能涂层技术，采用华曙高科SLM技术制备的Ti-Ta-Nb-Zr合金支架，在细胞增殖、黏附及骨再生整合方面表现优于传统Ti6Al4V合金。为优化Ti6Al4V 支架性能，团队施加TiCu/Ti-Cu-N涂层，有效促进人骨髓间充质干细胞细胞增殖黏附，助力骨修复；通过飞秒激光处理改善支架表面粗糙度与亲水性，加速成骨细胞骨内生长，提升骨整合能力。

在功能拓展方面，新型含锶钛支架联合骨折愈合期兔血清外泌体（BF EXO），可显著加速严重骨缺损修复，其成骨与血管再生效果优于健康供体来源的 sEXO，相关机制已通过 RNA 测序阐明。此外，团队将辛伐他汀负载于PLGA水凝胶，与3D打印钛合金支架结合，实现药物局部控释，既增强成骨与骨整合效果，又能通过铁死亡机制抑制骨肉瘤，兼具治疗与修复双重功效。

郝教授团队进行的一系列研究，覆盖材料、细胞及临床前多个维度，通过基材筛选、结构设计、表面改性等创新，构建了高性能多孔钛合金支架体系，为骨科植入物研发奠定坚实基础，具有广阔临床转化前景。

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新型个性化生物功能植入物国际领先

钛合金骨植入物虽临床应用广泛，但存在生物活性不足、不可降解的局限。为满足临床高生物相容性、促骨整合需求，上海九院郝永强教授团队聚焦钽、镁新型生物功能金属，借助华曙高科SLM技术实现3D打印植入物的技术突破与临床转化。

钽金属凭借高生物活性成为骨修复优选材料。团队通过 SLM 技术制备的多孔钽支架、钽合金支架（孔径 300-400μm），孔隙规则且连通性佳，力学性能适配人体骨骼，可避免应力遮挡，其细胞黏附、增殖及成骨分化效果均优于传统 Ti6Al4V 支架。为进一步扩展临床应用前景，团队开发了3D打印钛合金表面钽涂层技术，团队制备的钽涂层与3D打印钛合金基体结合强度超100MPa，且力学性能优于现有的多孔钽产品，相关实验表明，钽及钽 - 铜复合涂层具有优异的促成骨功能，且兼具抗菌、促血管生成功能。

目前，郝永强教授团队已率先将钽涂层3D打印个性化假体应用于临床，3-5年随访记录显示，钽涂层假体临床疗效优于现有钛合金假体。

镁合金方面，团队研发的 JDBM（Mg-Nd-Zn-Zr）合金植入物，降解释放的镁离子兼具抗菌与成骨诱导作用，对 MRSA 和大肠杆菌抑制率分别达 90.0% 和 92.1%。2021 年临床研究显示，9 例内踝骨折患者采用 JDBM 螺钉治疗后，复位固定良好且无并发症。载唑来膦酸陶瓷复合涂层 JDBM 支架，实现药物缓释与成骨作用协同，显著提升骨质疏松性骨折愈合质量。SLM 技术则克服了传统制造的诸多局限，SLM 制备的JDBM合金力学性能优异，优于WE43、AZ31等商用镁合金。

目前，郝教授团队在3D打印骨活性金属钽个性化内固定器械、钽涂层3D打印个性化假体、可降解镁合金内固定螺钉等新型生物功能植入物的国际临床应用方面处于领先地位，为骨科复杂疾病治疗提供了更优解决方案。