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研究人员测试3D打印羟基磷灰石结构以研究骨再生

时间:2019-10-01 20:15 来源:中国3D打印网 作者:中国3D打印网 阅读:
极光尔沃

      中国3D打印网10月1日讯,Katherine VanesaLópezAmbrosio(科林斯堡科罗拉多州立大学高级材料发现学院)在最近出版的《通过挤压成型的聚合物通过增材制造羟基磷灰石结构》中研究了用于骨骼再生的3D打印植入物。尽管外科医生一直在使用常规植入物也取得了一些成功,但始终存在感染的风险和缺乏兼容性的可能性。传统技术的成本也很高,因为骨折的骨头需要植入物来引导新的生长。

骨骼的层次形态

  骨骼的层次形态   

       通过使用羟基磷灰石(HAp),研究人员看到了成功的潜力,但需要生产合成的HAp植入物。在这项研究中,研究小组创建了一种适用于3D打印的羟基磷灰石光聚合树脂,能够在没有支撑的情况下产生复杂的形状。 Ambrosio和研究人员开发了一种基于HAp的光敏聚合物浆料,用于3D打印Hap生坯:“所得的HAp结构保持了复杂的细节,与完全致密的HAp相比,相对密度为〜78%,与生坯相比,尺寸收缩率为〜15%。发现烧结的HAp结构对ADSCs细胞无细胞毒性,还确定了HAp生坯和烧结结构的弯曲性能。结果发现,生坯的抗弯强度约为30.42MPa,与小梁骨相当。”

骨折创伤后骨骼的愈合过程。第0至5天代表炎症阶段,第5至16天代表修复阶段,第16至35天代表重塑阶段

     骨折创伤后骨骼的愈合过程。第0至5天代表炎症阶段,第5至16天代表修复阶段,第16至35天代表重塑阶段
       骨骼并不总是能够承受施加在骨骼上的应力,从而导致骨骼减弱或疲劳破坏。休息后,“自动激活的修复过程”开始重建组织,从而重建骨骼。但是,这并不总是一个完美的过程,如果患者的健康状况受到损害或生活在充满挑战的环境中,则可能会出现缺陷。总体而言,骨骼再生需要:
1、成骨细胞
2、骨传导支架
3、机械环境
4、生长因子
骨愈合发生在炎症阶段(四天),修复(四到六周)和重塑(长达几个月)。
 人体骨骼的机械性能
 人体骨骼的机械性能
理想情况下,骨植入物应为:
1、骨传导
2、骨诱导
3、成骨
4、生物相容性
5、生物可吸收
6、不容易感染
7、无障碍
8、兼容机械性能
9、经济有效
       先前的研究已经产生了多种不同的生产支架的方法,无论这些支架是生物相容的,成骨的还是可吸收的。在这里,HAp浆料在储存(不超过20天)然后流式沉积方面表现出良好的行为,包括粘性挤出和光聚合。

     建立没有支撑材料的具有完整层内聚力的复杂结构。使用41%(体积)的HAp浆液以3D打印具有约130 μm不同孔径的脚手架。SEM和流体流动证实了孔通过结构相互连接,从而导致这些支架可以在整形外科应用中用于细胞生长,从而减少了骨折愈合过程中所带来的风险。致密化的不均匀分布会产生局部应力,从而导致植入物出现裂纹。确定植入物尺寸和烧结保持时间(T1)之间关系在未来工作应该得到解决,以获得均匀的致密化并最大程度地减少裂纹。除了HAp的脆性外,上述问题还显示出比其生坯更低的抗弯强度。因此,该研究在烧结过程中避免热梯度的机理和HAp的强化机理。

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(责任编辑:中国3D打印网)

weixin
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