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研究人員測試3D打印羥基磷灰石結構以研究骨再生

時間:2019-10-01 20:15 來源:中國3D打印網 作者:中國3D打印網 閱讀:

      中國3D打印網10月1日訊,Katherine VanesaLópezAmbrosio(科林斯堡科羅拉多州立大學高級材料發現學院)在最近出版的《通過擠壓成型的聚合物通過增材制造羥基磷灰石結構》中研究了用于骨骼再生的3D打印植入物。盡管外科醫生一直在使用常規植入物也取得了一些成功,但始終存在感染的風險和缺乏兼容性的可能性。傳統技術的成本也很高,因為骨折的骨頭需要植入物來引導新的生長。

骨骼的層次形態

  骨骼的層次形態   

       通過使用羥基磷灰石(HAp),研究人員看到了成功的潛力,但需要生產合成的HAp植入物。在這項研究中,研究小組創建了一種適用于3D打印的羥基磷灰石光聚合樹脂,能夠在沒有支撐的情況下產生復雜的形狀。 Ambrosio和研究人員開發了一種基于HAp的光敏聚合物漿料,用于3D打印Hap生坯:“所得的HAp結構保持了復雜的細節,與完全致密的HAp相比,相對密度為〜78%,與生坯相比,尺寸收縮率為〜15%。發現燒結的HAp結構對ADSCs細胞無細胞毒性,還確定了HAp生坯和燒結結構的彎曲性能。結果發現,生坯的抗彎強度約為30.42MPa,與小梁骨相當。”

骨折創傷后骨骼的愈合過程。第0至5天代表炎癥階段,第5至16天代表修復階段,第16至35天代表重塑階段

     骨折創傷后骨骼的愈合過程。第0至5天代表炎癥階段,第5至16天代表修復階段,第16至35天代表重塑階段
       骨骼并不總是能夠承受施加在骨骼上的應力,從而導致骨骼減弱或疲勞破壞。休息后,“自動激活的修復過程”開始重建組織,從而重建骨骼。但是,這并不總是一個完美的過程,如果患者的健康狀況受到損害或生活在充滿挑戰的環境中,則可能會出現缺陷?傮w而言,骨骼再生需要:
1、成骨細胞
2、骨傳導支架
3、機械環境
4、生長因子
骨愈合發生在炎癥階段(四天),修復(四到六周)和重塑(長達幾個月)。
 人體骨骼的機械性能
 人體骨骼的機械性能
理想情況下,骨植入物應為:
1、骨傳導
2、骨誘導
3、成骨
4、生物相容性
5、生物可吸收
6、不容易感染
7、無障礙
8、兼容機械性能
9、經濟有效
       先前的研究已經產生了多種不同的生產支架的方法,無論這些支架是生物相容的,成骨的還是可吸收的。在這里,HAp漿料在儲存(不超過20天)然后流式沉積方面表現出良好的行為,包括粘性擠出和光聚合。

     建立沒有支撐材料的具有完整層內聚力的復雜結構。使用41%(體積)的HAp漿液以3D打印具有約130 μm不同孔徑的腳手架。SEM和流體流動證實了孔通過結構相互連接,從而導致這些支架可以在整形外科應用中用于細胞生長,從而減少了骨折愈合過程中所帶來的風險。致密化的不均勻分布會產生局部應力,從而導致植入物出現裂紋。確定植入物尺寸和燒結保持時間(T1)之間關系在未來工作應該得到解決,以獲得均勻的致密化并最大程度地減少裂紋。除了HAp的脆性外,上述問題還顯示出比其生坯更低的抗彎強度。因此,該研究在燒結過程中避免熱梯度的機理和HAp的強化機理。

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(責任編輯:admin)

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