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3D打印多孔结构在生物医学中的力学与生物性能研究

更新时间: 2024-10-28 09:30:24  查看次数: 20    
Afshar等人在研究均匀和梯度分级多孔结构的变形机制时,发现分级结构的变形比均匀结构要小。前面这些研究都说明了通过分级结构和致密内核来提升整体力学性能是可行的。在我们这次研究里,每种孔型下的模型有一半是单一密度全孔组,另一半是由单一密度多孔外壳和致密内核组成的梯度组,我们用这种方式来研究不同排列方式的多孔钛合金的力学性能。之前有研究显示,1 - 2毫米厚的多孔层就足够促进新骨长入,从而形成足够的生物固定。所以在我们的研究中,压缩模型中央致密内核直径是2毫米,弯曲模型的致密内核宽2毫米,这样能保证模型周围都有1.5毫米厚的多孔层。不过,以后还需要通过体外细胞培养和动物体内实验来进一步验证我们研究的多孔种植体的生物相容性以及在体内的成骨效果。
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3D打印制造多孔结构的一般方法是从建模软件(比如Magics)的资料库中选择已经有的设计,或者在软件里根据需要画出孔型设计图。到现在为止,已经有研究做出了很多规则且可以重复的孔型,像金刚石形状、蜂窝形状、立方体形状、正八面体形状、螺旋菱形十二面体、螺旋二十四面体孔型,还有以这些基本单元组合而成的结构,或者是把部分孔洞顶端截去的缩短状结构等各种各样灵活变化组合的形式。现在很多研究都着重关注多孔结构的力学性能,但是在生物医学领域,多孔结构里面的载体空间会对细胞产生机械刺激,这种刺激会影响细胞的生长和分化,所以在生物医学领域,还要同时考虑多孔结构的生物学性能。