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制作多孔支架技术及其应用实例

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:理想的骨组织工程支架应具有多宏/微孔内部结构,它对骨组织基质的生成起决定作用。PCL支架可由多种增材成型技术制得,包括熔融沉积技术、光固化成型技术、精密挤压沉积、三维打印等,而采用SLS技术制作能够容易实现具有多种内部结构与孔隙率的PCL支架。图8-10a给出的是在UG三维造型软件上设计的圆柱形多孔支架,图8-10b为Sinterstation 2000设备上使用PCL粉末制作的SLS支架模型。图8-11给出的是猪颚关节的三维构形及多孔支架设计与SLS模型。

制作多孔支架技术及其应用实例

理想的骨组织工程支架应具有多宏/微孔内部结构,它对骨组织基质的生成起决定作用。良好的支架结构不仅有利于细胞的粘附生长、细胞外机质沉积、营养和氧气进入以及代谢物排出,而且在生物体内能够逐渐完全降解消失,即最后能够逐渐被新长出的骨骼所代替。支架支撑、保持着原有的组织形状,还起到模板作用,为细胞提供赖以寄宿、生长、分化和增殖的场所,从而引导受损组织的再生和控制再生组织的结构。

复杂关节如颚关节的修复与重建对骨组织工程提出了很大的挑战。患者体内对异源体、非生物材料的恶性反应使治疗结果大打折扣,自体移植则要求从患者其他部位移植骨,这将导致患者其他部位的并发症。为此,支架必须与解剖缺陷相吻合,拥有能够承受活体负载的力学性能,加强组织生长,产生具有生物相容性的降解产物。

PCL是一种生物可消溶聚合物,在骨与软骨修复方面具有潜在的应用价值。PCL支架可由多种增材成型技术制得,包括熔融沉积技术、光固化成型技术、精密挤压沉积、三维打印等,而采用SLS技术制作能够容易实现具有多种内部结构与孔隙率的PCL支架。

图8-10a给出的是在UG三维造型软件上设计的圆柱形多孔支架(直径12.7mm,高度25.4mm),图8-10b为Sinterstation 2000设备上使用PCL粉末制作的SLS支架模型。图8-11给出的是猪颚关节的三维构形及多孔支架设计与SLS模型。

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图8-10 PCL多孔支架的设计与制造

a)孔径1.75mm的多孔支架的STL模型 b)采用SLS工艺制作的PCL支架

978-7-111-45574-5-Chapter08-11.jpg(www.xing528.com)

图8-11 PCL多孔支架在猪颚关节制造中的应用

对于微小区域的骨缺损,其修复植入体可采用骨细胞利用上述类似的生物打印机直接打印成型。图8-12为该方法进行骨组织制作的流程示意图,该方法的成功应用如图8-13所示。

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图8-12 移植骨组织生物打印过程

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图8-13 细胞打印移植骨在活体内的组织变化

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