临床上,高能量损伤导致手部组织严重缺损日益增多,尤其是大范围手部损伤将严重影响手的功能。随着计算机辅助设计和3D打印技术的不断发展和成熟,3D打印人工假体在临床上被广泛使用。为了达到更佳的治疗效果,需要提高假体的生物活性以便骨组织更好的融合。其中,假体材料的生物活性、抑菌性、弹性模量等特性将关系到其与骨组织之间的匹配性。相对于其它的材料,聚醚醚酮（Polyetheretherketone,PEEK）具备良好的理化性能、机械性能以及生物相容性。此外,聚醚醚酮与人体骨有着相当的弹性模量,可以有效避免假体移植后期产生的应力屏蔽效应。本研究旨在通过医学三维影像重建及有限元技术探究手指各个关节的生物力学特点,同时采用熔融沉积成型（Fused Deposition Modeling,FDM）技术,将PEEK打印成个性化设计的食指远节指骨,并进一步探索其表面改性后的生物学活性、生物相容性及成骨能力。主要内容如下:首先,通过Mimics软件及Ansys有限元分析软件建立食指关节有限元模型,模拟PEEK材料在不同静态载荷条件下食指各节指骨的应力分布,为PEEK成为食指假体材料提供生物力学依据。其次,采用FDM技术,将PEEK打印成个性化设计的食指远节指骨。将指骨样品浸泡在浓硫酸溶液中进行不同时间的磺化处理,得到磺化聚醚醚酮（Sulfonated PEEK,S-PEEK）,使材料表面形成不同的纳米三维多孔结构,磺化处理完成后使用Na OH浸入处理以去除残余硫酸。然后,采用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪测定植入物假体表面的理化性质。并对磺化反应前后假体材料的表面亲水性、表面粗糙度以及力学性能进行了对比分析。最后,将假体与人乳牙牙髓干细胞（Stem Cells From Human Exfoliated Deciduous Teeth,SHED）共培养,通过细胞增殖、粘附、碱性磷酸酶（Alkaline Phosphatase,ALP）活性以及茜素红染色对S-PEEK假体的生物活性、生物相容性及其成骨能力进行检测。有限元分析实验结果显示,PEEK食指在沿指骨径向分别施加不同载荷时,其应力峰值分布范围在0.37-5.96 MPa,不会因受压力过大而导致变形。PEEK食指种植体符合一定的机械力学和生物力学性能要求。将3D打印的PEEK假体磺化处理完成后,其表面亲水性较对照组并没有明显改善。但1-8分钟的磺化时间范围能够促进PEEK种植体表面微孔的形成,材料表面粗糙度显著提高,且对材料力学性能影响较小,适合于将其应用到种植体领域中。SHED细胞的粘附和增殖实验表明,SHED细胞能够有效吸附在PEEK材料表面,并生成显著的细胞伪足。其中,S-PEEK2生物相容性表现最佳。ALP活性和茜素红染色半定量分析结果表明,磺化之后的三维微孔结构对于SHED细胞的成骨分化产生了显著的促进作用,其中S-PEEK2的成骨活性明显高于其他各组。研究结果表明,PEEK食指种植体符合一定的机械力学和生物力学性能要求。同时,磺化处理对PEEK表面改性起到了显著效果,能够有效提高FDM制备的PEEK植入物的表面生物活性,为S-PEEK在骨科中的应用提供了初步证据。