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3D打印多孔钛支架微观孔隙结构和力学性能
目的 研究3D打印技术制造的钻石分子结构多孔钛支架的微观孔隙结构和力学性能,指导3D打印多孔钛骨科植入物的开发.方法 采用选择性激光熔化(selective laser melting,SLM)和电子束熔化(electron beam melting,EBM)两种金属3D打印制造工艺,制造钻石分子结构多孔Ti6Al4V支架.使用光学显微镜和扫描电镜观察其微观孔隙结构,并使用万能材料试验机对这些支架进行压缩测试.结果 两种3D打印制造工艺都会存在加工误差,并且在表面存在半熔融金属颗粒.SLM工艺相对误差为20.9％ ～ 35.8％.EBM工艺相对误差为-9.1％ ～46.8％,且制造不出杆件宽度为0.2 mm的支架.SLM工艺制造的支架抗压强度为99.7 ～ 192.6 MPa,弹性模量为2.43 ～4.23 GPa.EBM工艺制造的支架抗压强度为39.5 ～ 96.9 MPa,弹性模量为1.44～2.83 GPa.结论 SLM工艺比EBM工艺制造精度高.支架的孔隙率是影响其抗压强度和弹性模量的主要因素,相同工艺的情况下,孔隙率越大,抗压强度越小,弹性模量也越小;相近孔隙率的情况下,SLM工艺比EBM工艺强度高,弹性模量也高.
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可控微结构电子束熔化成形钛合金支架作为成骨细胞载体修复兔骨缺损的研究
目的 探讨可控微结构电子束熔化成形钛合金支架作为成骨细胞载体修复兔骨缺损的可行性.方法 应用电子束熔化成形技术制备支架,将成骨细胞与支架复合培养7 d后,通过扫描电镜观察细胞与材料复合情况.将培养7 d的支架/细胞复合物及单纯支架植入兔体内.72只雄性新西兰白兔均制作骨膜-骨缺损模型后随机分为4组(n=18):A组缺损处植入细胞/支架复合物,B组缺损处植入单纯支架,C组缺损处旷置,D组缺损处置入自体骨.分别在第4、8、12周取材,行大体观察、四环素荧光标记、组织学观察以及新生骨定量分析等评价新骨形成及缺损愈合情况.结果 支架与细胞体外共培养7 d后,支架表面及内部孔隙有大量细胞黏附并与材料牢固结合.第12周,新生骨组织和血管不仅在支架周围有生长,而且沿着支架的管道结构向支架内部生长并逐渐填满支架内部,新生骨组织与支架牢固结合并形成一个相互嵌合的复合体.新生骨定量分析显示:第4周,各组间两两比较,差异均无统计学意义(P＞0.05).第8周,A组分别与B、C组比较,差异均有统计学意义(P＜0.05);D组分别与B、C组比较,差异均有统计学意义(P＜0.05).第12周,组间两两比较,差异均有统计学意义(P＜0.05).结论 可控微结构电子束熔化成形钛合金支架具有良好的生物相容性,能够促进支架内新骨生成及缺损的愈合.
