二、研究內容

　　1、面向功能仿生PEEK骨植入物的設計研究

　　根據植入物的功能需求，研發集外形結構、材料性能和功能一體化的優化設計方法，并建立個性化PEEK假體體內服役性能的分析和評價方法，最終將功能梯度需求轉化成為可實施的工藝過程參數，實現模型的生物功能梯度分區設計。

圖1 功能仿生PEEK骨植入物的設計技術

　　2、多材料控性熔融沉積3D打印設備研制

　　進行面向功能仿生植入物的多材料控性熔融沉積3D打印設備的研制，主要功能模塊包括全局成形熱環境控制系統，熱微環境控制系統，多材料在線復合改性擠出的打印頭等，并集成其他輔助系統，形成新型控性熔融沉積3D打印設備。

圖2 多材料控性熔融沉積3D打印設備方案

　　3、局部結晶調控與多材料按需分區可控工藝研究

為制造出仿生力學性能，建立溫度條件-聚集狀態（結晶狀態）-PEEK材料性能的內在關系模型，實現力學性能的分區調控，并通過控制骨植入物不同部位的增強相含量與分布不同，實現力學性能強化可控。

圖3 局部結晶調控與多材料按需分區可控工藝原理

　　4、定制化PEEK功能化植入物臨床應用研究

開展力學仿生結構的生物學問題、骨-PEEK-軟組織結合的生物學問題以及分區梯度功能的生物學問題的研究，結合PEEK功能化骨植入物動物實驗和人體臨床試驗，建立定制化PEEK功能化植入物臨床應用示范和技術標準。

　　三、應用前景

目前已經與三十多家臨床單位緊密合作，實現3D打印定制化PEEK骨植入物臨床應用數百例，應用范圍涵蓋神經外科、頜面外科、口腔科、胸外科、骨科等科室，占國際范圍見諸公開報道案例的98%以上，包括多項世界首例臨床應用，并受邀發表《機械工程學報》封面文章，受央視CCTV9《超級裝備》的專題報道。本項目目前已經在持續牽引定制化醫療器械行業的發展，在不久的未來將促進形成一批受國家監管部門準入的3D打印定制化PEEK骨植入物醫療器械，提升骨缺損患者的修復效果和恢復狀態，進一步促動精準醫療產業的發展。

圖4 3D打印定制化PEEK骨植入物臨床應用