使用四轴3D打印系统进行4D打印可生物降解形状记忆架的热力学表征

科学领域:

• 生物材料工程 生物材料工程
• 聚合物科学 聚合物科学
• 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造

背景情况:

• 可生物降解的形状记忆聚合物 (SMP) 对组织工程支架至关重要.
• 传统的化沉积建模 (FDM) /材料挤出 (MEX) 方法在实现复杂结构的高质量表面和机械性能方面存在局限性.
• 开发先进的3D/4D打印技术对于制造功能性的可生物降解血管支架 (BVS) 是必不可少的.

研究的目的:

• 为了比较标准的FDM/MEX打印技术与生物降解SMP支架的新型四轴打印方法的有效性.
• 评估四轴印刷方法对4D打印可生物降解血管支架 (BVS) 的表面质量,机械性能和形状记忆效应的影响.
• 评估使用新型印刷技术制造的SMP支架的形状恢复性能.

主要方法:

• 使用标准的FDM/MEX打印机和修改的四轴打印机,使用聚乳酸 (PLA) 作为打印材料.
• 使用两种印刷技术制造的可生物降解血管支架 (BVS) 模型.
• 进行了拉力测试,以评估机械性能,特别是破裂时的延伸.
• 执行了热力学编程和随后的加热 (室内和热浴) 以评估形状恢复.

主要成果:

• 与标准印刷相比,四轴印刷方法导致表面质量显著提高.
• 拉力测试显示,四轴打印标本 (8.15毫米) 与标准打印标本 (3.92毫米) 的断裂延长率翻了一番.
• 在热力学编程后,SMP支架的平均形状恢复率为99.7%,热浴加热 (~3秒) 比室内加热 (120秒) 快.

结论:

• 新的四轴4D打印技术是制造高质量的可生物降解SMP结构的有希望的方法.
• 这种先进的打印方法增强了机械性能和形状记忆恢复,使其适合未来的应用,如可生物降解血管支架 (BVS).
• 这项研究表明了定制增材制造在制造先进生物医学设备方面的潜力.