3D打印聚醚酮酮(PEKK)的骨替代性能研究：力学特性与骨整合优势解析

这篇研究系统评估了熔丝制造(FFF)3D打印聚醚酮酮(PEKK)的骨替代潜力。通过对比聚醚醚酮(PEEK)，发现PEKK在Z轴方向拉伸/弯曲强度提升3倍，表面粗糙度和润湿性更优，细胞粘附增殖能力显著增强。动物实验证实其骨整合性能（CT扫描、组织学分析和推出测试）全面超越PEEK，为个性化骨科植入物提供了兼具优异力学性能（弹性模量3–4.5?GPa）和生物相容性的创新解决方案。

　　

Highlight

本研究针对临床对骨替代材料的需求，系统表征了3D打印PEKK的力学性能，评估了其表面形貌对体外细胞粘附增殖的影响，并以PEEK为对照开展动物体内骨整合实验。

Materials and equipment

采用熔丝制造(FFF)3D打印机（INTAMSYS FUNMAT PRO 410）和直径1.75?mm的PEKK/PEKK丝材。打印前丝材经120°C（PEKK）和150°C（PEEK）干燥8小时，使用PVP基粘合剂确保成型精度。

Mechanical properties and DSC of specimens

通过三种打印方向（图1a）制备拉伸/弯曲试样。差示扫描量热法(DSC)显示PEKK在250.11°C出现明显冷结晶峰，证实其低结晶度特性；而PEEK呈现典型熔融峰（343.43°C），结晶度达35%。Z轴打印的PEKK试样展现出卓越的层间结合强度。

Discussion

PEKK的独特分子链结构（交替醚酮基团）赋予其更优的极性表面能，促进细胞矿化沉积。FFF技术相较于选择性激光烧结(SLS)具有成本效益高（设备成本降低40%）、表面光洁度好（粗糙度降低30%）等优势，使其成为骨科植入物制造的理想选择。

Conclusion

FFF 3D打印PEKK在Z轴层间结合强度上显著优于PEEK，为患者特异性植入物提供了更高的生物力学安全阈值。其优异的骨传导性和促成骨能力（新骨形成量增加50%），标志着新一代骨替代材料的重大突破。