医用镁高分子复合材料3D 打印研究文献综述

 2022-10-26 04:10
  1. 文献综述(或调研报告):

摘 要:3D打印技术能够完美地将制造技术和信息技术结合,打印出不同患者所需的个性化生物材料,精准快速,同时可以控制材料的内部微观结构在患者体外进行打印等特点在生物医学高分子材料制备应用中成为新的研究热点。实验将通过生物3D打印,将镁颗粒 掺入PCL和PLA材料中,制备出力学性能,生物相容性,生物可降解性以及生物活性优异的骨组织工程支架。

关键词:3D打印技术,PCL,PLA,Mg,力学性能,降解性

0 引言

骨骼在生物体内均具有较强的自愈能力,但当骨骼遭受创伤、感染、肿瘤切除术后和关节翻修后的先天或后天疾病都会超过骨骼自身的自愈能力。因此,骨骼是世界上常被移植的组织之一,每年至少有400万次手术使用骨移植物和骨代替材料[1]。临床上采用自体松质骨移植是治疗骨缺损的金标准,但其来源非常有限具有一定的局限性。而异体骨移植虽不受来源限制,但易引起排斥反应。因此以人工骨移植代替物修复骨缺损是目前医学领域的研究热点[2]

作为医用生物材料,骨代替材料需要满足一定的性能要求,目前使用的骨修复和骨移植材料主要包括生物医用金属材料如316L不锈钢、钛及钛合金等,医用陶瓷材料如羟基磷灰石具有较好的力学性能,但生物相容性与可降解性方面并不令人满意,而医用高分子材料如壳聚糖,胶原蛋白等虽具有较好的生物相容性但机械强度不高。本文将介绍一种通过3D打印技术制备的Mg颗粒掺杂的PCL支架。

1 3D打印技术在医学领域的应用

3D 打印技术是在 20 世界 80 年代后逐渐发展起来的一种新兴制造技术。它是在计算机的控制下,把数据模型按照设定方式,层层打印堆叠成立体实物的一种成型方式[3]。其中聚合物3D打印技术主要有光固化立体印刷(SLA)、熔融沉积成型(FDM)、选择性激光烧结成型(SLS) 以及 3D 生物打印等打印技术,表1列出了不同技术的特性及其优缺点[4]

FDM 成型是将丝状原料通过送丝部件送入热熔喷头,然后在喷头内被加热融化,在电脑控制下喷头沿着零件截面轮廓和填充轨迹运动,将半流动状态的材料送到指定位置并最终

凝固形成成品的技术。而SLS是控制激光在铺设好的粉末上方选择性地对粉末进行照射,激光能量被选区内的粉末吸收并转换为热能,加热到烧结温度的粉末颗粒间接触界面扩大、气孔缩小、致密化程度提高,然后冷却凝固变成致密、坚硬的烧结体过程。目前,采用该技术成型的常用聚合物主要为尼龙(PA)、聚醚醚酮(PEEK)等材料[5]。图1表示四种常见的3D打印技术。

Tab.1

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