孙浚源，张煜宸，王连雷，王协彬，刘新宇

    钛合金具有良好的生物相容性、耐腐蚀性及抗疲劳性，在骨科疾病的诊断、治疗等方面应用广泛，已经成为骨科领域最为常用的金属材料之一[1]。但作为骨科常用的植入物材料，钛合金仍存在诸多不足，如弹性模量过高，容易产生应力屏蔽效应，生物力学性能曲线与骨骼相差较大，表面耐磨性能较差，且Ti6Al4V 等传统钛合金中所含的铝、钒等元素对人体存在着潜在的危害性[2-3]。因此，仍需开发与人体骨骼生物力学性能更为相似，且具备低细胞毒性与良好的生物相容性的生物应用材料以满足临床应用需求。

    镍钛(NiTi)合金表现有形状记忆效应和超弹性，在合适的外界刺激下可以恢复其预设的形状，是集感知(温度、载荷、应变)与驱动(输出力与变形)于一体的智能材料。NiTi 合金还表现有良好的生物相容性、低弹性模量(25～90 GPa)、优良的力学性能、应力-应变特性与人体骨骼类似等特点，是一种极具应用前景的骨植入材料[4-6]。目前已研发出以NiTi 合金为材料的骨科植入物，如应用于脊柱外科的NiTi 椎间融合器[7]、NiTi 内固定棒[8]，应用于关节畸形矫正的NiTi 夹板等[9]。然而，NiTi 合金表现有加工硬化能力强、焊接性能差等特点，使其成形加工非常困难[10]。除此之外，医用NiTi 合金器件一般由丝、板、管等加工而成，通常结构简单、功能单一，严重限制了其作为骨植入材料的应用和推广。

    增材制造或3D 打印是基于“离散-堆积”的原理，依据预先设定的三维模型，通过“分层制造-逐层累积”方式成形所需构件的一种加工技术。激光粉末床熔融(laser powder bed fusion,LPBF)作为一种增材制造技术，除了能够根据三维计算机辅助设计(computer aided design,CAD)模型直接成形复杂构件外，还能提供较高的成形精度及表面质量，是制备复杂骨植入物的理想手段[11-12]。目前，LPBF 制备的钛合金、钽金属等多孔结构已在临床有较多应用[13-15]。然而，增材制造NiTi合金植入物的研究尚在起步阶段。

    本研究团队前期开展了LPBF 制备NiTi 合金的基础研究，发现LPBF 不仅能够作为一种成形工艺加工复杂NiTi 合金构件，同时也可作为一种物理化学冶金手段来调控NiTi 合金的相变温度及功能特性，使其在弹性模量、生物力学曲线等方面与人体骨骼更为相似[16]，为制备新型NiTi 合金植入体奠定了基础。然而，尽管已有研究证明NiTi 合金具备良好的生物相容性，但增材制造NiTi 合金与传统NiTi 合金具备不同显微组织及表面形貌 ......