关于连续多糖醇酸纤维增强的多乳酸可降解复合材料3D打印工艺的研究

科学领域:

• 生物材料科学 生物材料科学
• 聚合物科学 聚合物科学
• 生物医学工程 生物医学工程

背景情况:

• 可生物降解的承载性骨植入物对于骨科应用至关重要.
• 多乳酸 (PLA) 和多糖醇酸 (PGA) 是生物相容和可降解的聚合物.
• 化沉积建模 (FDM) 为制造复杂的植入物结构提供了一种可行的方法.

研究的目的:

• 开发和表征用于可生物降解的骨植入物的连续多糖醇酸 (PGA) 纤维增强的多乳酸 (PLA) 复合物.
• 研究FDM打印参数对复合材料的机械和热性能的影响.
• 评估复合材料作为传统骨植入物材料的替代品的潜力.

主要方法:

• 使用FDM制造PGA纤维增强的PLA复合样本.
• 使用差分扫描热量测量 (DSC) 和热重力测量分析 (TGA) 分析热性能.
• 使用微型X射线3D成像对内部缺陷的表征.
• 通过通过全场应变测量进行拉力测试来评估机械性能.
• 使用数字和场辐射电子扫描显微镜对纤维矩阵接口和断裂表面进行显微观观察.

主要成果:

• 拉伸强度受到纤维含量和多孔性的显著影响.
• 印刷层厚度和间距严重影响了纤维含量.
• 最佳的打印参数 (减少间距和层厚) 增加了纤维含量.
• 获得的最高抗拉强度为209.32±8.37 MPa (含有77.8%的纤维和1.82%的多孔性).
• 这种强度超过了皮层骨和聚乙基 (PEEK) 的强度.

结论:

• 通过FDM制造的连续PGA纤维增强PLA复合材料显示出出色的机械性能.
• 与皮层骨和PEEK相比,开发的复合材料具有更高的抗拉强度.
• 这种材料具有制造高性能,可生物降解,承载性骨植入物的巨大潜力.