3D打印的酸 - Zn2+功能化粉复合骨移植用于骨科和牙科应用
Arjak Bhattacharjee1, Susmita Bose1
1W. M. Keck Biomedical Materials Research Laboratory, School of Mechanical and Materials Engineering, Washington State University, Pullman, WA 99164, USA.
Materials & design
|June 23, 2023
概括
这项研究展示了3D打印的酸粉骨移植,通过 (Zn2+) 功能化和优化提高了机械强度和抗菌性能. 这些改进的骨移植替代品为骨缺陷修复提供了更好的耐用性和细胞活力.
科学领域:
- 生物材料工程 生物材料工程
- 组织工程是组织工程.
- 增材制造 增材制造 增材制造
背景情况:
- 用于骨移植的3D打印的酸 (HA) 聚合物复合材料需要机械和生物优化.
- 开发创新的优化方法对于量身定制的临床应用至关重要.
研究的目的:
- 通过基于挤出的3D打印来证明制造Zn2+功能化粉-HA复合材料的可行性.
- 优化人工骨移植替代品的组成,使用单变的多目标策略.
- 评估已发育的骨移植的机械,降解,抗菌和细胞特性.
主要方法:
- 通过基于挤出的3D打印制造酸-Zn2+功能化粉复合材料.
- 应用一个单变量多目标优化策略来确定最佳组合.
- 压力强度的评估,在模拟体液 (SBF) 中溶解,对*S. aureus*的抗菌疗效和骨质细胞活性的评估.
主要成果:
- 参数优化和 Zn2+ 功能化增加了压力强度高达 ~ 4 倍,没有后处理.
- 在SBF中,功能化植入物在6周内保持了机械完整性,而非功能化植入物在一周内降解.
- 达到了高达79%的抗菌效果对 * S. aureus * 和增加骨质细胞活力 ~ 1.6 折在第11天.
结论:
- 创新的优化方法减少了3D打印功能化骨移植的实验时间,成本和人为错误.
- Zn2+功能化显著提高3D打印HA粉骨移植的机械性能,耐用性和生物活性.
- 这项研究提供了一种新的方法,用于创建功能化的3D打印骨移植,用于低承载能力的缺陷,例如在关面骨修复中.
