精选
本研究提出通过激光粉末床熔融（LPBF）实现钛–钽（Ti–Ta）合金原位合金化，并制备出兼具优异生物活性与抗疲劳性能的新型骨科植入体。系统探究了工艺参数对微观组织、力学性能及生物相容性的影响。实验结果显示优化后的Ti–Ta合金在疲劳强度、生物整合性等方面均优于纯钛，展现出广阔的临床应用前景。
01 研究内容简介
近日，由新南威尔士大学（UNSW）李晓鹏副教授领衔，联合天津医院、天津医科大学，南方医科大学，深圳大洲医学科技有限公司等多家科研机构的研究团队，在Smart Materials in Manufacturing期刊发表了一篇题为“Bioactive and fatigue-resistant Ti–Ta alloy by additive manufacturing for orthopedic applications”的研究论文（Volume 3, 2025, 100086）。该研究提出通过激光粉末床熔融（LPBF）技术实现Ti–Ta合金的原位合金化，制备出兼具优异生物活性和疲劳性能的骨科植入体材料，系统揭示了工艺参数对微观组织、力学性能及生物相容性的调控机制，为负重型骨修复材料的设计与应用提供了新的理论依据与技术路径。
钛及其合金广泛应用于骨科植入体，但其生物惰性和疲劳性能的局限性仍影响长期临床表现。钽具有出色的生物活性，但密度高、成本昂贵。本研究结合两者优势，提出通过LPBF技术将Ti与Ta混粉原位熔融，制造出50 wt% Ti–Ta合金。
创新点包括：
利用激光功率和扫描速度调控组织结构，显著降低未熔钽含量
构建以β相为主的均匀组织，提升抗腐蚀性与细胞亲和性
实现优异的孔状植入结构疲劳性能（在110%屈服强度下达10⁵循环次数）
在兔股骨缺损模型中，12周后骨–植入体接触率达40%，远高于纯钛组
02 论文通讯作者简介
李晓鹏 副教授 博导
新南威尔士大学机械与制造工程学院副教授，博士生导师，长期从事先进制造与生物医学材料的交叉研究，李晓鹏博士毕业于澳大利亚八大之一昆士兰大学，目前任澳大利亚新南威尔士大学机械与制造学院金属增材制造课题组负责人，机械与制造学院先进制造、先进材料和结构学科带头人，新南威尔士大学人工智能中心成员，澳大利亚宇航科技研究中心成员，也是澳大利亚研究理事会给予青年学者的最高荣誉基金获得者，美国斯坦佛大学、美国麻省理工学院林肯实验室访问学者，瑞士洛桑联邦理工大学访问教授，德国亥姆霍兹学会访问学者，中国科学院海外专家评审委员会成员。
杨强 主任医师 教授 博士生导师
杨强主任医师，天津市天津医院脊柱外科一病区行政科主任，学术带头人，天津大学、天津医科大学博士生导师，国家万人计划领军人才，享受国务院特殊津贴专家，百千万人才工程国家级人选，人社部“有突出贡献中青年专家”，荣获天津市青年科技奖，“中国青年五四奖章”提名（全国三甲医院医生唯一），“天津市五四青年奖章获得者”、天津市131“数字化骨科与再生康复”创新团队带头人，科技部重点研发项目终审专家，主持国家重点研发计划项目、NSFC面上项目、天津市杰青及生物制药重大专项等，近年来以第一或通讯作者发表SCI论文55篇，获授权国家专利20件。
北美脊柱外科学会会员，世界骨与创伤学会Sicot学会中国部常委， 中国研究型医院学会脊柱专委会副主任委员， 中国老年医学会骨科分会创新转化学组副主任委员， 中国康复医学会骨伤专委会创新转化学组组长， 中国骨科医师协会青委会全国副主任委员，国际脊柱内固定协会（Aospine ）会员及国际fellow，中华医学会骨科分会基础学组委员。
杨景周 研究员
杨景周博士，深圳大洲医学科技有限公司创始人、CEO兼首席科学家，哈佛大学医学院博士后，澳大利亚奋进科学家，广东省重大人才计划入选者，复杂结构增材制造国家工程实验室医学材料3D打印中心主任，全国外科植入物标准委员会植入金属材料标准工作组专家，国家药监局医用增材制造标准归口单位专家，中国生物材料学会先进材料先进制造分会第三届委员，中国生物医药技术协会 3D打印技术分会第一届委员。
在高性能医疗器械智能制造技术、3D打印生物医用材料、组织工程与再生医学等方面开展了系统的创新性应用研究基础工作，并进行产业化。在国际权威期刊发表学术论文50余篇，SCI收录30余篇。申请发明专利30余项，已获授权20项，参与编写英文专著1部。主持和参与承担国家/省部级科研项目10项，包括国家重点研发计划和国家自然科学基金项目等。研发的高端植入器械已获得国家药监局颁发的三类医疗器械注册证3张、美国FDA 510(k)注册证2张。
03 原文信息
Liu, Q., Zhang, Y., Chen, W., He, P., Tian, Y., Liu, Y., ... & Li, X. (2025). Bioactive and fatigue-resistant Ti–Ta alloy by additive manufacturing for orthopedic applications. Smart Materials in Manufacturing, 3, 100086.
04 原文链接
https://doi.org/10.1016/j.smmf.2025.100086
05 期刊简介
Smart Materials in Manufacturing (SMMF) 是一本跨学科的开放获取型国际期刊。期刊主要关注最新型嵌入式功能材料的制造、加工及创新，聚焦现有及最前沿的处理新型材料及系统的制造技术。期刊主编由RMIT University的Cuie Wen教授担任。
SMMF主要刊发原创研究论文、权威评论和最前沿的研究理论及观点。涉及研究领域包括但不限于结构层次、仿生学、受控相位形成、结构适应性、形状记忆和变形能力、刺激响应、针对目标应用、传感和驱动的改进和定制特性。
所有投至期刊的文章均经过严格、高水平的同行评审，一经收录将发表在月活用户超过1800万的ScienceDirect平台，供领域内的学者、及全球读者免费阅读、下载及引用。欢迎广大师生、学者朋友们积极投稿！
目前，期刊已被Scopus，CAS(美国化学文摘)，Ei Compendex，EBSCO及INSPEC等数据库收录。
转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自科爱KeAi科学网博客。
链接地址：https://wap.sciencenet.cn/blog-3496796-1486817.html?mobile=1
收藏
