德国材料公司TANIOBIS正在推进其AMtrinsic粉末系列在医疗植入物增材制造中的应用。

将钽和铌合金定位为钛合金标准的临床替代方案——钛合金目前仍占据全球骨科和牙科植入物90%以上的市场份额。

长期标准的局限性

Ti-6Al-4V的机械强度和耐腐蚀性在数十年的使用中支撑了良好的长期临床结果，但其生物性能并非没有缺陷。

大约每五位患者中有一位，铝和钒离子的释放会引发细胞毒性反应，导致植入部位周围的感染和炎症。

另一个结构性缺陷加剧了这一问题：该合金比天然骨骼更硬。

这种不匹配会导致应力屏蔽——植入物吸收了原本应由周围骨骼承受的载荷，长期来看可能导致骨量流失和植入物失效。

钽和铌作为生物相容性替代材料

钽和铌提供了不同的性能表现。

这两种金属表面密实的稳定氧化层能有效抑制离子释放到周围组织中，解决了Ti-6Al-4V的主要失效模式之一。

钛、铌、钽的合金Ti-Nb-Ta也展现出与天然骨更接近的力学性能，包括更高的延展性和弹性，从而降低应力屏蔽风险。

这种材料类别支持更强的骨整合——骨组织长入并锚定植入物的过程——同时减少炎症反应或排斥的可能性。

对于需要永久留在体内的植入物来说，这些特性具有重要的临床优势。

3D打印解锁患者特异化植入物设计

增材制造已在植入物生产中站稳脚跟，目前共有超过10%的骨科植入物采用该技术生产。

根据患者CT或MRI数据直接生成的数字模型，该工艺通过激光或电子束将金属粉末逐层熔化堆积成型。

这种方法能实现传统制造无法复制的个体解剖结构精确匹配。

设计灵活性还延伸至内部结构。

可以直接在组件中构建开孔多孔晶格结构（孔隙率可高达70%），使骨组织长入植入物并实现牢固结合。

包括弹性在内的力学性能也能在设计阶段进行调整，以更好地匹配周围骨骼，减少导致长期并发症的生物力学不匹配。

TANIOBIS专门为这些应用生产AMtruly生产了AMtrinsic粉末系列。

采用气雾化工艺制成的球形钽和铌合金粉末专为粉末床工艺中的一致流动性和均匀铺粉而设计，兼容激光束熔化、选择性电子束熔化和激光沉积焊接。

材料特性与工艺兼容性的结合，使其适用于在患者整个生命周期中稳定工作的植入物。

行业正在超越Ti-6Al-4V

Ti-6Al-4V在植入物制造中的主导地位始终有前提：其力学性能与天然骨匹配不佳，其生物局限性也已被记录数十年。

如今正在改变的是替代材料达到临床和商业可行性的速度，这主要得益于增材制造技术处理那些以往难以或无法制造复杂植入物几何形状的材料的能力。

近期两个例子说明这一重新思考的广度。

3D Systems在2025年3月为巴塞尔大学医院完成了全球首个符合MDR标准的3D打印PEEK面部植入物，用于颌面重建——该材料正是因其刚度比钛合金更接近骨组织而被选择。

在可吸收材料端，Osteopore与马斯特里赫特大学医学中心合作开发了由FDA批准的聚己内酯制成的3D打印生物可吸收骨植入物，旨在在体内逐渐降解，消除后续移除手术的需求。

这些项目均指向同一方向：下一代植入物将由最能满足人体实际需求——在力学行为、生物反应和长期整合方面——的材料定义。

钽和铌合金，可通过增材制造加工成患者特异性的多孔结构，正日益满足永久承重应用的标准。