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广东两教授联手解析3D打印钛合金多孔骨架的作用

http://www.b2b.hc360.com 中国金属加工网 信息来源:Author发布时间:2019年12月26日浏览:214

据了解,材料科学类著名期刊《Materials Science and Engineering》10月份发表了一篇题为《Influence of the pore size and porosity of selective laser melted Ti6Al4V ELI porous scaffold on cell proliferation, osteogenesis and bone ingrowth》的文章,该文由南方医科大学第三医院蔡道章教授和广东省新材料研究所刘敏教授团队共同完成,文章研究和分析了激光3D打印钛合金多孔骨架在细胞增殖、成骨细胞分化及对新骨形成的影响。研究团队经过系统性研究不同孔径和孔隙率骨架结构的理化性能,得出了最适于多孔植入体的空间几何参数,为解决3D打印钛合金多孔植入体在治疗骨缺损应用中所面临的设计理念及术后恢复效果提供了可以借鉴的参考方案。

 
3D打印钛合金多孔骨架的制备、细胞实验及动物体内实验示意图

文章指出,体外实验结果表明,3D打印多孔结构的孔径和孔隙率对细胞的增殖和分化有显著影响。基于这项工作中所使用的3D打印多孔钛合金支架可以发现,较低的孔径和孔隙率有助于大鼠骨髓间充质干细胞(rBMMSC),其在实验中展现出更好的细胞粘附,增殖和成骨分化能力。其中,孔径为500?μm,孔隙率为60?%的多孔支架显示出最佳效果。此外,大鼠体内研究发现,孔径为500?μm,孔隙率为60?%的支架还具有最高的BV / TV值,因此在所有多孔支架中其骨骼生长效果最佳。根据这项工作的结论认为,将空间正八面体作为基本单元的3D打印多孔骨架结构(孔径约为500?μm,孔隙率约为60%),可制造并用于非骨水泥固定的3D打印多孔承重植入物(例如髋臼杯、膝关节垫块、骨缺损垫块及髋关节假体等)。

 
3D打印多孔植入物重建及新骨长入

人工关节置换是目前治疗关节疾病的有效方法,但由于目前的技术限制,手术效果并不理想,需要进行关节翻修手术的患者逐年增多。随着3D打印技术在骨科的应用越来越深入、广泛,该技术实现初次置换的关节假体打印已经基本成熟并得到了相关认证。经过多年的基础研究,南方医科大学第三医院和广东省新材料研究所团队已开发出多种骨科植入物。目前,团队正在进行骨科植入物大动物实型验证及临床实验的准备阶段,为我国高端医疗设备国产化和创新方面做出贡献,以造福更多患者。

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