氮化硅（Si₃N₄）作为一种高性能陶瓷材料，以其优异的生物相容性、抗感染性能和骨整合性能，在医疗植入领域备受关注。自1989年以来，氮化硅陶瓷已应用于骨科关节植入物和脊柱修复等领域。其良好的射线成像性能和非传导性、无磁性等特性，使其在术后影像检查中不会产生杂讯，为患者提供了更安全、可靠的治疗选择。在医疗科技飞速发展的今天，升华三维利用PEP技术制备氮化硅陶瓷植入体的应用，为脊柱疾病患者带来了新的希望。本文将围绕氮化硅人工椎体探讨其在医疗植入领域的应用现状，以及PEP工艺制备氮化硅陶瓷人工椎体的特点和应用前景。

氮化硅在医疗植入的应用现状

在骨科手术中，人工椎体植入体的"生物惰性瓶颈"长期困扰着临床——传统钛合金材料存在应力屏蔽效应，聚合物易引发炎症反应，而普通陶瓷脆性难题未解。氮化硅作为医疗植入界的"超级陶瓷"，是唯一通过FDA认证的抗菌陶瓷材料，全球已有超5万例氮化硅脊柱融合器成功植入案例，术后感染率降低至0.3%（传统材料约2.1%）。氮化硅正以每年17.3%的复合增长率（Grand View Research数据）席卷骨科领域。

氮化硅植入体的应用优势

• 骨整合速度提升40%：其多孔结构引导骨细胞定向生长
  

• 抗菌率＞99%：表面活性氧抑制金黄色葡萄球菌等致病菌

• 力学性能突破：抗弯强度达900MPa，媲美天然骨骼

  
  

3D打印氮化硅在医疗领域的应用趋势

3D打印人工椎体是一种创新的医疗器械，旨在为脊柱手术提供个性化定制的植入物，广泛应用于脊柱融合和骨折修复等领域。在精准医疗大趋势下，传统机加工已难以满足需求。而随着3D打印技术的不断进步，氮化硅陶瓷在医疗领域的应用前景更加广阔。3D打印技术能够实现复杂结构的高精度成型，满足个性化医疗需求。

▲PEP制备的陶瓷人工椎体 ©升华三维

特别是在脊柱手术中，3D打印氮化硅人工椎体能够提供更好的生物相容性和骨整合性能，促进骨生长，减少术后并发症。据德国某顶尖医院临床数据显示，3D打印氮化硅椎体使手术时间缩短35%，术后融合周期减少至4.8个月。如PEP工艺就能达到0.1mm级孔隙精准控制，实现仿生骨结构的个性化定制，且能实现快速交付。

PEP工艺制备氮化硅陶瓷人工椎体优势

PEP技术的颗粒材料融熔挤出成型方式，在打印件的表面光洁度有限，但是在结合多孔晶格填充结构打印后，会具有对生物陶瓷植入物独特需求的高接触面积和低表面质量的结构特性，而这可以更好地适应生物血肉渗入和生长。升华三维在这方面做了非常多的材料和工艺设备优化工作，以适配医疗行业的高标准。现阶段已经开发有氮化硅、氧化锆、羟基磷灰石等生物陶瓷材料，且已与多个医疗器械研究机构建立合作，共同探索PEP工艺在陶瓷植入体方向的应用。

▲3D打印氮化硅人工椎体（烧结） ©升华三维

PEP在制备氮化硅植入体方面有着颠覆性优势主要体现

• 材料损耗低：PEP工艺采用颗粒材料，打印材料可循环使用，使得原料利用率达98%；梯度孔隙优化：表面层与内部层孔隙可根据需求设计优化，可实现连续梯度填充，以提高骨肉生长；

• 结构功能集成：PEP工艺能够实现复杂几何结构的高自由度设计，可快速实现功能与结构的集成融合，更符合仿生骨的定制；

• 制造周期短：3D打印+粉末冶金的工艺整合，大大加快了产品的开发与商业化时间，缩短了制造周期；

• 结构性能好：PEP采用低温成型，高温成性的方式，获得的结构件致密且性能一致好。

  
  

3D打印氮化硅人工椎体的应用前景分析

随着老龄化加剧（我国脊柱退变患者超2亿），叠加DRG医保控费需求，兼具高性能与成本优势的氮化硅人工椎体将迎来爆发。据FDA数据显示，到2026年全球骨科陶瓷市场规模预计达83亿美元，3D打印植入体年增长率将突破29%，而微创术式手术的普及将催生小型化、功能化产品需求。

▲PEP制备的生物陶瓷植入体样品 ©升华三维

PEP制备氮化硅陶瓷人工椎体在医疗领域的应用前景广阔。其优异的生物相容性和骨整合性能，使其在脊柱修复和关节植入等领域具有显著优势。此外，PEP工艺的高自由度设计和低成本特点，使其能够满足个性化医疗需求，随着技术的不断进步和市场需求的增加，PEP制备氮化硅陶瓷人工椎体有望在医疗植入领域占据重要地位，为医疗器械制造行业提供技术和工艺支持，为更多患者带来福音。