用于固定骨折的植入物的铁硅合金
来自Skoltech和谢切诺夫大学的研究人员已经3d打印并研究了多孔铁硅合金样品的性能，该团队认为这种合金有希望用于制造骨再生植入物。样品表现出低毒，坚固，生物降解性，并有迹象表明它们将适应骨骼生长。这项研究发表在生物医学材料．
为了治疗严重的骨折，在缺失的地方植入促进组织再生的植入物骨．它们是新骨逐渐形成的基质。理想情况下，植入物在工作完成时应该已经溶解得无影无踪。这篇报道中的研究详细介绍了一种铁硅合金的测试，研究人员认为这种合金很有希望用于制造这种植入物。
为了正常工作，植入材料应该满足一些标准。它们必须像骨头一样坚固，而且多孔，以便为组织生长提供空间。它们还需要具有生物相容性和可生物降解性。也就是说，植入物应该被身体接受，并随着时间的推移自然分解，但不能太快，这样骨头才有足够的时间生长。此外，该材料的降解不应产生有毒化合物。
“经常使用铁合金，因为这种金属对身体很友好，分解速度也刚好，但如果不添加任何添加剂，它也太软了。我们的材料科学团队之前有研究铁和硅合金的经验，我们认为我们应该在这种情况下尝试一下，因为硅也被认为是高度生物相容性、无毒、易于吸收和排泄的，”该研究的第一作者、来自Skoltech的初级研究科学家Julia Bondareva说。
“我们使用3D打印机从粉末中制作多孔铁硅样品。该样品具有任意设计，便于对其力学和生物性能进行预期测试。我们计划生产解剖形状的植入物，用于动物实验，”首席研究员斯坦尼斯拉夫·埃夫拉辛解释说。
研究小组调查了机械性能与纯铁和已经用于该目的的其他金属合金相比，这种合金可以确定植入物承受压缩和拉伸的能力。硅铁样品被证明优于纯铁及其其他合金制成的样品。Bondareva补充说:“我们还证明，随着时间的推移，植入物会像预期的那样分解。”
“我们还绘制了样品的元素组成，”Evlashin说。“我们用于打印的粉末含有一定比例的铁和硅，在高温下用激光打印时总是会发生一些氧化。因此，为了确保样品中的任何一点的机械性能或多或少是相同的，我们必须确认两种组成元素和氧之间的比例是正确的，并且它们均匀地分布在整个样品中。”
在Skoltech进行材料合成和力学测试后，样品被送到谢切诺夫大学，在生理溶液中用活细胞进行进一步测试。小鼠成纤维细胞和人类细胞来自脐带的细胞对支架有良好的粘附性。显微镜显示大约70%的细胞仍然存活，这意味着在样品降解过程中，氢氧化铁和氯化物形成的毒性很低。重要的是，观察到样本上的磷酸钙沉积——也就是说，骨组织实际上开始在“植入物”上形成。
虽然以其他金属为基础的合金——镁和锌——也正在研究作为临时植入物制造的有前途的材料，但它们可能不会像铁基合金那样占据同样的位置。在后者中，新的铁硅合金似乎提供了一种有利性能的获胜组合，正好适合骨科创伤学。
谢切诺夫大学和密歇根州立大学的首席研究员Anastasia Shpichka是这项研究的合著者，她评论说:“骨科创伤学家对这种材料的要求很高。铁硅植入物的机械性能可以与商用植入物相媲美;但除此之外，它还能在人体中被降解。这使得新形成的组织逐渐替代缺损成为可能。所以，过了一段时间，缺陷就会恢复植入物会留在病人体内。”
