新型個性化生物功能植入物國際領先，華曙3D打印助力上海九院精準醫療創新突破

導讀：3D打印技術變革了臨床骨科疾病的治療方式，開啟了個性化醫療的新時代。

上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院（以下簡稱 “上海九院”）作為國內骨科領域的領軍者，早在醫療3D打印技術萌芽之際，便以行業前瞻視野率先與華曙高科達成戰略合作，引入華曙高科金屬3D打印設備、高分子高溫3D打印設備，構建起從材料研發、植入物設計到臨床轉化的全鏈條創新平臺。

近年來，上海九院戴尅戎教授、郝永強教授團隊在個性化骨科植入物、生物功能植入物等領域取得一系列突破性成果，為國內骨科增材制造技術的臨床應用樹立了標桿。

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多類金屬植入物臨床應用

3D打印技術為個性化鈦合金骨植入物的研發與應用提供了核心支撐，上海九院戴尅戎、郝永強教授團隊深耕數十年，實現了從技術探索到臨床落地的全方位突破。

早在上世紀70年代末，戴教授便啟動個性化骨關節假體研究，80年代初推出第一代人工半骨盆等假體，90年代結合計算機輔助設計創建數字化制造系統。2003年，團隊獲定制化人工關節生產注冊證，但傳統制造技術難以滿足復雜設計與時效需求。

2010年金屬3D打印技術成熟后，郝教授團隊啟動第三代個性化假體研發，聯合合作伙伴構建自主技術體系，2014年在全球首次將3D打印個性化骨盆假體應用于臨床。依托華曙高科3D打印平臺，郝教授團隊在國內率先開展3D打印骨病變模型、3D打印輔助導板及3D打印個性化金屬假體的研發應用，2016年成功為嚴重骨缺損患者定制重建假體，術后患者運動功能恢復良好。

在骨盆腫瘤重建中，3D打印技術實現精準手術規劃與假體定制，通過多孔結構促進骨與假體界面整合，保證假體長期力學穩定。針對全髖關節置換翻修難題，團隊研發 “綜合修復假體”（專利號：ZL201821515389.3），針對髖臼周圍骨盆復雜缺損創新提出“郝氏分型”，為臨床治療提供標準指南，實現了復雜骨關節缺損的個性化精準治療。

截至目前，上海九院3D打印個性化骨盆、髖關節、膝關節、肩關節、肘關節、足踝、椎體等內植物已應用于臨床，臨床隨訪顯示，定制化假體不僅能精準匹配骨缺損區域，還能快速實現假體-骨界面整合，顯著降低假體松動等并發癥的發生率，延長假體使用壽命，有望改善患者治療結局。

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新型多孔鈦合金支架賦能骨修復

上海九院郝永強教授團隊聚焦新型多孔鈦合金支架研發，通過材料改良、表面改性及功能整合等多維創新，顯著提升支架生物相容性與骨修復效能，為骨科骨缺損治療提供新思路。

郝教授團隊探索多金屬合金與功能涂層技術，采用華曙高科SLM技術制備的Ti-Ta-Nb-Zr合金支架，在細胞增殖、黏附及骨再生整合方面表現優于傳統Ti6Al4V合金。為優化Ti6Al4V 支架性能，團隊施加TiCu/Ti-Cu-N涂層，有效促進人骨髓間充質干細胞細胞增殖黏附，助力骨修復；通過飛秒激光處理改善支架表面粗糙度與親水性，加速成骨細胞骨內生長，提升骨整合能力。

在功能拓展方面，新型含鍶鈦支架聯合骨折愈合期兔血清外泌體（BF EXO），可顯著加速嚴重骨缺損修復，其成骨與血管再生效果優于健康供體來源的 sEXO，相關機制已通過 RNA 測序闡明。此外，團隊將辛伐他汀負載于PLGA水凝膠，與3D打印鈦合金支架結合，實現藥物局部控釋，既增強成骨與骨整合效果，又能通過鐵死亡機制抑制骨肉瘤，兼具治療與修復雙重功效。

郝教授團隊進行的一系列研究，覆蓋材料、細胞及臨床前多個維度，通過基材篩選、結構設計、表面改性等創新，構建了高性能多孔鈦合金支架體系，為骨科植入物研發奠定堅實基礎，具有廣闊臨床轉化前景。

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新型個性化生物功能植入物國際領先

鈦合金骨植入物雖臨床應用廣泛，但存在生物活性不足、不可降解的局限。為滿足臨床高生物相容性、促骨整合需求，上海九院郝永強教授團隊聚焦鉭、鎂新型生物功能金屬，借助華曙高科SLM技術實現3D打印植入物的技術突破與臨床轉化。

鉭金屬憑借高生物活性成為骨修復優選材料。團隊通過 SLM 技術制備的多孔鉭支架、鉭合金支架（孔徑 300-400μm），孔隙規則且連通性佳，力學性能適配人體骨骼，可避免應力遮擋，其細胞黏附、增殖及成骨分化效果均優于傳統 Ti6Al4V 支架。為進一步擴展臨床應用前景，團隊開發了3D打印鈦合金表面鉭涂層技術，團隊制備的鉭涂層與3D打印鈦合金基體結合強度超100MPa，且力學性能優于現有的多孔鉭產品，相關實驗表明，鉭及鉭 - 銅復合涂層具有優異的促成骨功能，且兼具抗菌、促血管生成功能。

目前，郝永強教授團隊已率先將鉭涂層3D打印個性化假體應用于臨床，3-5年隨訪記錄顯示，鉭涂層假體臨床療效優于現有鈦合金假體。

鎂合金方面，團隊研發的 JDBM（Mg-Nd-Zn-Zr）合金植入物，降解釋放的鎂離子兼具抗菌與成骨誘導作用，對 MRSA 和大腸桿菌抑制率分別達 90.0% 和 92.1%。2021 年臨床研究顯示，9 例內踝骨折患者采用 JDBM 螺釘治療后，復位固定良好且無并發癥。載唑來膦酸陶瓷復合涂層 JDBM 支架，實現藥物緩釋與成骨作用協同，顯著提升骨質疏松性骨折愈合質量。SLM 技術則克服了傳統制造的諸多局限，SLM 制備的JDBM合金力學性能優異，優于WE43、AZ31等商用鎂合金。

目前，郝教授團隊在3D打印骨活性金屬鉭個性化內固定器械、鉭涂層3D打印個性化假體、可降解鎂合金內固定螺釘等新型生物功能植入物的國際臨床應用方面處于領先地位，為骨科復雜疾病治療提供了更優解決方案。