研究人員測試3D打印羥基磷灰石結構以研究骨再生
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
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。總體而言，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
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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