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。

3D打印多孔钛／壳聚糖／羟基磷灰石复合支架的制备与体外生物相容性研究

目的探讨多孔钛／壳聚糖／羟基磷灰石（Ti／Ch／HA）复合结构支架的制备方法及其作为骨修复替代物的可行性。方法利用增材制造（3D打印）技术制造多孔钛支架作为支撑结构，结合冷冻干燥技术，在钛支架的宏观孔隙内制备具有良好细胞亲和性的Ch／HA海绵结构，形成一种多孔Ti／Ch／HA复合结构支架。取单纯多孔钛支架、Ti／Ch／HA复合支架进行体外细胞培养试验，将成骨细胞接种到支架上，培养7d后，利用扫描电镜和噻唑兰（MTT）法检测并对比细胞在两种支架上的黏附生长情况，包括细胞的形貌、细胞接种效率和增殖能力。结果Ti／Ch／HA复合结构支架扫描电镜（SEM）图示钛支架宏观孔隙中充满Ch／HA复合海绵结构，其微孔尺寸为50～200μm。与单纯多孔钛支架一样，多孔Ti／Ch／HA复合结构支架的抗压强度为168．2—192．6MPa，屈服强度为137．1．154．1MPa，弹性模量为3．21—4．51GPa；培养7d后，大量扁平状细胞黏附于钛支架表面，而黏附于Ti／Ch／HA复合支架上的细胞呈梭形。成骨细胞在Ti／Ch／HA复合支架上的接种率（73．218％±3．748％）明显高于单纯多孔钛支架（21．352％±4．365％）；Ti／Ch／HA复合支架上的OD值（0．783±0．043）显著高于多孔钛支架（0．382±0．036），以上项目比较差异均有统计学意义（P〈0．05）。结论Ti／Ch／HA复合结构支架的力学性能与人体骨组织力学性能的匹配，较单纯多孔钛更适合成骨细胞的黏附生长，是一种理想的承重部位骨缺损修复替代物。