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具有优异的弹性容许应变、生物活性和原位骨再生能力的3D打印的钛钽Gyroid支架

时间:2021-12-13 11:43 来源:西安交通大学机械制造系统工程国 作者:admin 阅读:
极光尔沃
       生物金属种植体有着良好的机械相容性和骨诱导性,其多孔结构可以避免应力屏蔽,促进骨结合和成骨。生物材料的力学相容性可以通过弹性容许应变(EAS),即屈服强度与弹性模量的比值来评估。高EAS在骨植入物中既可以提供与周围骨组织相当的弹性模量,又能提供优异的机械强度,提高植入物使用中的长期稳定性。另一方面,骨植入物的生物活性功能可以促进骨细胞分化和增殖,从而加速骨再生。
     采用选择性激光熔化(SLM)和粉末床3D打印工艺原位制备了孔隙率为90%的三周期最小表面多孔钛钽(Ti-Ta)支架,并对其制造工艺、相组成、显微结构和力学性能进行了研究,同时对其体外生物活性、细胞相容性和动物实验进行评估,以用于骨植入应用。

图1 通过SLM原位制备Ti-Ta支架示意图
       研究结果表明,该支架具有较好的弹性容许应变(EAS)、生物活性和原位骨再生能力,具有低弹性模量(1.8GPa)和较高的抗压强度(55.5MPa)的良好组合,可获得较高的EAS(3.03%)。与纯钛相比,多孔钛钽合金上的细胞活性更强,成骨基因活性上调。后续动物实验进一步验证了制备的多孔Ti-Ta支架能够增强骨整合,加速骨再生。为多孔金属植入物治疗骨缺损提供了一个有前景的策略。

图2 SLM制备的Ti-Ta螺旋支架:(a,d)设计模型,(b,e)显微CT重建图像,(c,f)射线照片,(g,h,j,k)SEM图像和(i,j)显微镜图象
参考文献:
ZHAO D, LIANG H, HAN C, 等. 3D Printing of a Titanium-Tantalum Gyroid Scaffold with Superb Elastic Admissible Strain, Bioactivity and in-Situ Bone Regeneration Capability[J]. Additive Manufacturing, 2021, 47: 102223. DOI:10.1016/j.addma.2021.102223.

(责任编辑:admin)

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