华盛顿州立大学的AmitBandyopadhyay教授团队对多孔金属植入物的制造和应用面临的挑战和未来可能的方向进行了基于知识的讨论。

该评论发表在《国际极限制造杂志》上，讨论并比较了多孔或功能梯度金属的各种制造方法，特别是制造过程如何影响微观结构、梯度成分、孔隙率、生物相容性和机械性能。

本综述中讨论的大多数研究都与骨植入应用的多孔结构有关;然而，对这些研究的理解也可以扩展到生物医学领域之外的其他设备。

“尽管对多孔金属的商业研究始于1925年，但直到20世纪80年代，进展缓慢。从那时起，用于各种应用的不同多孔金属材料的广泛商业可用性稳步增加。近年来，多孔和功能梯度材料已经出现华盛顿州立大学波音特聘教授AmitBandyopadhyay教授说：他是该综述的第一作者和通讯作者。

研究表明，一旦多孔金属结构在生物医学设备中的优势得到实现，它们与宿主骨的生物和生物力学相容性就会得到广泛的研究。将多孔金属用于骨科植入物始于骨整合装置。与植入到更年轻的社会相关的一项挑战是，随着暴露率的增加，植入物通常会承受更显着的机械应力。

“因此，推动改善植入物性能和使用寿命势在必行;研究和创新具有更接近骨骼的刚度和互连孔隙率的多孔金属植入物结构被认为非常重要。这些植入物应促进代谢和营养物质交换，并允许骨骼向内生长，从而改善植入物-组织锚固和界面强度。多孔结构的机械性能和承载植入位点的适用性在很大程度上取决于孔互连性、开孔率、孔径、存在相、成分变化、晶粒尺寸等因素，”教授Bandyopadhyay评论道。

大多数研究多孔金属作为植入物的适用性或研究新型制造技术的研究重点是和评估机械性能、耐腐蚀性、抗疲劳性和生物相容性，所有这些都与细胞形态直接相关，而细胞形态是影响因素细胞附着并整合到宿主组织中。

Bandyopadhyay教授的研究兴趣在于材料科学与工程、先进制造技术和生物医学工程的交叉领域，重点是用于承重植入物、骨组织工程以及空间和航空结构材料的3D打印(3DP)或增材制造。Bandyopadhyay博士自1995年以来一直在3D打印领域工作。他在该领域持续进行研究活动已超过28年，并已成为公认的领导者。

他发表了370多篇技术文章，是21项已授权专利的发明人。

2003年，Bandyopadhyay教授和他的团队向WMKeck基金会提出了“用于承重植入物的3D打印(3DP)多孔金属”的概念，并获得了在华盛顿州立大学启动该研究的资助。多年来，他和他的研究团队发表了许多关于这一概念的论文，并获得了一些美国专利。

这一概念现已在全世界范围内得到接受，到2021年，全球将通过金属3DP制造出超过150,000个多孔金属植入物供人类使用。也许这是Bandyopadhyay教授在其职业生涯中最重要的研究贡献。

Bandyopadhyay教授是美国科学促进会(AAAS)、制造工程师学会(SME)、美国发明家学会(NAI)、美国材料学会(ASMInternational)、美国医学和生物研究所的院士工程学(AIMBE)和美国陶瓷学会(ACerS)。Bandyopadhyay教授于2017年当选为华盛顿州立科学院院士(WSAS)。

Bandyopadhyay教授表示：“未来10年，全球用于髋关节、膝关节、脊柱、颅颌面和牙科应用的3D打印多孔金属植入物预计将从每年15万个增加到每年400万个。多孔金属的这种前所未有的增长植入物将来自传统植入物、创新植入物设计以及带有传感器的智能植入物，可以为临床医生提供实时反馈。”

“了解加工性能的相互作用对于保持这些植入物制造过程中的可靠性和可重复性至关重要，这是这篇专为工程师、科学家、临床医生和商业领袖设计的批判性评论文章的重点。”

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