华盛顿州立大学研究团队成功开发3D打印细菌杀灭金属植入物，结合钛、铜和钽，展现卓越抗菌性能。经实验室测试，该植入物强度与生物相容性媲美传统植入物，同时有效杀死87%葡萄球菌。创新技术为关节置换手术感染控制提供新方案，减少术后感染风险，具有巨大商业化潜力。
华盛顿州立大学的研究团队成功开发出一种创新的3D打印细菌杀灭金属植入物。该植入物独特地融合了钛、铜和钽，展现出卓越的抗菌性能。经过实验室的严格测试，这种植入物不仅表现出与传统植入物相媲美的强度和生物相容性，还能有效杀灭87%的葡萄球菌感染细菌。这一技术突破为关节置换手术中的感染控制难题提供了新的解决策略，并有望显著降低术后感染的风险。目前，研究团队正专注于进一步提升植入物的细菌杀灭率，并确保其在实际应用中的效能和安全性。这一技术所蕴含的商业化潜力已引起广泛关注，预期将为外科手术领域带来深远影响。
利用3D打印技术，研究人员成功制造了这种含钛、铜和钽的植入物，并在初步测试中取得了显著成果。这种新型金属组合制成的植入物具有抗菌特性，为关节置换手术中常见的感染问题提供了新的防控手段。
华盛顿州立大学的研究团队在传统的钛合金（常用于髋关节和膝关节置换手术）中，创新性地加入了耐腐蚀金属钽和铜。这种合金在过去的50多年中一直是这类手术的标准材料，但传统材料在应对术后可能出现的严重感染方面表现不足。
该团队由华盛顿州立大学机械与材料工程学院的教授Amit Bandyopadhyay领导，他们在合金中添加了10%的钽和3%的铜，从而创造出一种具有抗感染特性的新型金属。
这种金属被称为“灭菌金属”。当细菌接触到该材料的铜表面时，其细胞壁会迅速破裂。同时，钽则能促进周围骨骼和组织的健康细胞生长，从而加速患者的康复过程。
Bandyopadhyay教授解释说：“大部分植入物本身并不具备抵御感染的能力。我们的目标是找到一种材料，它本身就能提供固有的抵抗力，而不仅仅依赖药物来控制感染。”
在临床实践中，外科医生通常会在手术前给患者使用抗生素；然而，术后数周或数月内仍有可能出现危及生命的二次感染。尽管抗生素会再次使用，但在某些情况下它们无法彻底消除感染，约7%的患者甚至需要进一步的手术治疗。因此，该团队决定从预防的角度出发，通过改变材料本身的特性来解决问题，而不是在感染发生后再进行治疗。
Bandyopadhyay教授强调：“我们的思路是，为何不改变材料本身，让其具备固有的抗菌能力呢？”
经过三年的研究，该团队使用3D打印技术开发了这种植入物，并在实验室和动物模型中对其机械性能、生物学反应和抗菌效果进行了全面评估。此外，他们还研究了植入物随时间磨损的情况，以确保其释放的金属离子不会对周围组织产生毒性影响。
实验室测试结果显示，该植入物的机械性能和生物相容性与当前使用的植入物相当，同时能有效杀死87%的葡萄球菌感染细菌。这一研究成果已发表在《国际极端制造杂志》上。
华盛顿州立大学的Westinghouse杰出教授Susmita Bose也是该研究项目的重要成员，他表示：“这种多功能植入物的最大优势在于它既可以用于感染控制，也能促进骨组织整合。在当今外科手术领域，感染是一个亟待解决的问题。如果一种设备能同时具备这两大功能，那将是无与伦比的。”
研究人员将继续开展工作，致力于将细菌死亡率提升至99%以上，同时确保其与组织的良好整合。目前，他们正与华盛顿州立大学的商业化办公室紧密合作，并已为该技术申请了临时专利。
未来的研究方向将包括进一步优化植入物设计，以确保其在实际应用中能够承受各种负载条件，例如满足患者徒步旅行等高强度活动的需求。
