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：次

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

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
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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