我國研究人員測(cè)試模仿骨小梁結(jié)構(gòu)的鈦合金生物3D打印支架
魔猴君 行業(yè)資訊 1673天前
中國研究人員正在進(jìn)一步研究鈦在生物印刷中的用途，并在最近發(fā)表的“模擬骨小梁結(jié)構(gòu)的鈦合金支架的機(jī)械性能”中概述了他們的發(fā)現(xiàn)。在這項(xiàng)研究中，研究人員使用了五個(gè)不同的晶胞，以嘗試創(chuàng)建新的骨小梁通過電子束熔化的結(jié)構(gòu)。
3D打印已經(jīng)在醫(yī)學(xué)界樹立了不可磨滅的烙印，由于研究人員的辛勤工作，3D打印一直在飛速前進(jìn)。盡管當(dāng)今組織工程技術(shù)已成為研究的最前沿，但隨著3D打印模型和設(shè)備的使用，骨科技術(shù)受到了極大的積極影響，從而帶來了更大的靈活性和定制性。
骨小梁的結(jié)構(gòu)不僅可以促進(jìn)植入物的“生物活性”，而且還可以促進(jìn)成骨細(xì)胞形式的細(xì)胞更好地生長(zhǎng)-并指導(dǎo)骨組織與孔連接，從而實(shí)現(xiàn)植入物的生物固定。
作者指出：“隨著3D打印技術(shù)和新型生物材料的發(fā)展，小梁結(jié)構(gòu)在人工關(guān)節(jié)置換中的應(yīng)用正在增加，小梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，制造和力學(xué)性能成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)。 3D打印鈦合金小梁結(jié)構(gòu)的形態(tài)特征和力學(xué)行為將影響人工假體置換的效果；因此，這些方面需要進(jìn)一步研究?！?/span>
之前已有研究，但正如研究人員指出的那樣，由于缺乏對(duì)“目前臨床使用階段的鈦合金小梁結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為”的全面研究，他們有動(dòng)機(jī)進(jìn)行這項(xiàng)研究。在3D打印小梁結(jié)構(gòu)之后，他們考慮了以下方面：
.設(shè)計(jì)與制造之間的差異
.不同孔隙率和孔徑對(duì)機(jī)械性能的影響
.結(jié)構(gòu)破壞的機(jī)理
鈦合金支架由晶胞組成（L，a和s是單位，分別是投影的孔徑和支桿尺寸）以及模仿骨小梁的鈦合金支架的微觀形態(tài)。 a晶胞和鈦合金支架，b支架的微觀形態(tài)
該研究團(tuán)隊(duì)獲得了五個(gè)用于研究的長(zhǎng)方體支架，每個(gè)支架均具有不同的孔隙率，這些支架是通過EBM與Ti6Al4V鈦合金粉末制成的。其他標(biāo)本也以致密的圓柱鈦形式進(jìn)行了3D打印。這組作者說：“研究了在相同加載速度下具有不同孔徑和孔隙率的腳手架樣品的孔隙率與力學(xué)性能之間的相關(guān)性。壓縮測(cè)試包括從兩個(gè)不同的加載方向研究在相同加載速度下的試樣各向異性，以及不同加載速度對(duì)機(jī)械性能的影響?！?/span>
他們還檢查了來自不同位置和印刷過程的樣品的機(jī)械性能，包括9個(gè)不同的位置和3個(gè)方向。密度記為：4.3541037 g / cm3由3D打印的致密圓柱體樣品計(jì)算得出。研究小組還指出，孔隙率始終“低于設(shè)計(jì)值”。腳手架樣品設(shè)計(jì)值與實(shí)際值的比較。 （a）支柱尺寸，（b）投影孔徑，（c）孔隙率
合適的孔隙率和連通性允許：
.附著力
.增殖
.差異化
.引導(dǎo)骨組織進(jìn)入毛孔
五個(gè)不同規(guī)格的腳手架樣品的實(shí)際支桿尺寸，孔徑和孔隙率
研究人員總結(jié)說：“ 3D打印鈦合金支架的參數(shù)，例如孔徑，孔隙率，孔的形狀和表面處理，對(duì)體外骨骼生長(zhǎng)和成骨細(xì)胞性能具有重要影響。我們已經(jīng)系統(tǒng)地研究了模擬小梁骨的3D打印鈦合金支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，制造和力學(xué)性能。這項(xiàng)研究可能會(huì)揭示具有適當(dāng)結(jié)構(gòu)和功能的假體的應(yīng)用?！?/span>
9個(gè)不同位置的9個(gè)試樣的壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線及其局部放大圖以及某些試樣的斷裂形態(tài)。 （a）至（e）是五個(gè)試樣的斷裂模式
