二、研究内容
1、面向功能仿生PEEK骨植入物的设计研究
根据植入物的功能需求，研发集外形结构、材料性能和功能一体化的优化设计方法，并建立个性化PEEK假体体内服役性能的分析和评价方法，最终将功能梯度需求转化成为可实施的工艺过程参数，实现模型的生物功能梯度分区设计。
图1 功能仿生PEEK骨植入物的设计技术
2、多材料控性熔融沉积3D打印设备研制
进行面向功能仿生植入物的多材料控性熔融沉积3D打印设备的研制，主要功能模块包括全局成形热环境控制系统，热微环境控制系统，多材料在线复合改性挤出的打印头等，并集成其他辅助系统，形成新型控性熔融沉积3D打印设备。
图2 多材料控性熔融沉积3D打印设备方案
3、局部结晶调控与多材料按需分区可控工艺研究
为制造出仿生力学性能，建立温度条件-聚集状态（结晶状态）-PEEK材料性能的内在关系模型，实现力学性能的分区调控，并通过控制骨植入物不同部位的增强相含量与分布不同，实现力学性能强化可控。
图3 局部结晶调控与多材料按需分区可控工艺原理
4、定制化PEEK功能化植入物临床应用研究
开展力学仿生结构的生物学问题、骨-PEEK-软组织结合的生物学问题以及分区梯度功能的生物学问题的研究，结合PEEK功能化骨植入物动物实验和人体临床试验，建立定制化PEEK功能化植入物临床应用示范和技术标准。
三、应用前景
目前已经与三十多家临床单位紧密合作，实现3D打印定制化PEEK骨植入物临床应用数百例，应用范围涵盖神经外科、颌面外科、口腔科、胸外科、骨科等科室，占国际范围见诸公开报道案例的98%以上，包括多项世界首例临床应用，并受邀发表《机械工程学报》封面文章，受央视CCTV9《超级装备》的专题报道。本项目目前已经在持续牵引定制化医疗器械行业的发展，在不久的未来将促进形成一批受国家监管部门准入的3D打印定制化PEEK骨植入物医疗器械，提升骨缺损患者的修复效果和恢复状态，进一步促动精准医疗产业的发展。
图4 3D打印定制化PEEK骨植入物临床应用