通过Taguchi方法优化制造参数,使用Drop-on-Demand喷墨方法生产高产量的酸微球支架

科学领域:

• 生物材料工程 生物材料工程
• 增材制造 增材制造 增材制造
• 组织工程是组织工程.

背景情况:

• 按需下降 (DOD) 喷墨方法为制造具有受控尺寸分布的酸 (HAp) 微球支架提供了一种具有成本效益的方法.
• 优化DOD制造参数对于产量和脚手架特性至关重要,但可以在实验上进行密集.
• 塔古奇方法提供了一个预测工具,可以有效地优化关键的制造参数,最大限度地减少实验试验.

研究的目的:

• 调查DOD制造参数对HAp微球特征的影响.
• 为了确定生产高产量HAp微球支架的最佳参数条件,具有骨置换所需的特性.
• 为了实现HAp微球的高产量,大小<230μm,微孔大小<1μm,粗的表面形态,和高球性.

主要方法:

• 使用Taguchi方法与L9直角数组系统测试参数组合.
• 研究了四个关键参数:工作压力,快门速度持续时间,喷嘴高度和CaCl2度,每一个在三个级别.
• 分析了使用信号与噪声 (S/N) 比率来确定最佳参数设置的结果,并使用ANOVA进行验证.

主要成果:

• 确定了最佳参数条件:工作压力 (0.9-1.3 bar),快门速度持续时间 (100 ms),喷嘴高度 (8 cm) 和CaCl2度 (0.4 M).
• 实现了HAp微球,平均尺寸为213微米,微孔尺寸为0.45微米,球状度指数为0.95,生产产量高达98%.
• 试验室研究表明细胞活力和增殖 (在7天内增加1.2倍) 与显著的性酸酶 (ALP) 活性 (增加1.5倍),表明骨质生殖潜力.

结论:

• 塔古奇的方法通过国防部喷墨印刷有效优化了HAp微球的制造,产生了高的生产率和所需的特性.
• 优化的HAp微球表现出卓越的生物相容性,细胞增殖和骨质生成潜力,使其适用于骨组织工程应用.
• 这项研究验证了Taguchi方法作为优化生物材料支架开发中的增材制造工艺的强大工具.