骨质疏松症是一种常见于中老年的骨退行性疾病。医学植入是目前骨质疏松性骨损伤的有效治疗手段之一,而手术治疗常需要借助骨植入体,骨植入体的生物相容性和力学适配性是植入成功两大关键要素。目前临床最常用的金属骨植入体力学强度过高,容易出现应力屏蔽现象从而导致植入失败。多孔结构降低了植入体的力学强度,增加了植入体与骨组织的结合能力。目前通过有限元模拟控制植入体的孔隙构造,并结合3D打印进行植入体成型是骨植入体领域研究的热点之一。Ti6Al4V是目前临床骨植入体使用最广泛的材料。本文用Ti6Al4V材料和3D打印技术探索一种具有较好生物相容性和力学适配性的骨螺钉。骨植入体与人骨弹性模量越接近,越能避免植入后的应力屏蔽。本文利用有限元软件和三维绘图软件设计和分析骨螺钉单元结构,研究了不同结构参数对单元弹性模量的影响。选择较符合要求的四边形单元结构组合用于细胞实验。在骨螺钉的设计过程中,发现单纯的单元堆积形成的骨螺钉结构抗扭能力较差,所以对骨螺钉的抗扭能力进行了优化,发现孔隙率是壁状结构的弹性模量的主要影响因素。接下来用3D打印技术对设计好的结构进行成型,打印之前进行了支撑的设计和打印扫描方式的设计。打印后对成型零件的成型精度和表面形貌进行了观察分析,表明成型件的精度在0.1 mm范围内,能够满足使用要求,成型件表面会粘附粉末颗粒,需要后续处理进行改善。表面处理采用了酸蚀和微弧氧化两种方式,调整处理参数得到了具有微米级坑状结构的样品。将成骨细胞接种在表面处理后的样品上,观察各实验组细胞的生物学行为,结果表明酸蚀处理的坑状表面结构更有利于细胞的生长,细胞在材料表面生长时具有一定的趋向性。综上,通过改变结构参数可以得到合适弹性模量的植入体结构,具有微观诱导结构的3D打印植入体能够为成骨细胞的生长提供有利的环境,本研究能够为新型植入体的设计制备提供参考。