增材制造植入物的激光纹理:一种编程生物反应的工具
Victor M Villapún1, Kenny Man2, Luke Carter1
1School of Chemical Engineering, University of Birmingham, Edgbaston B15 2TT, United Kingdom.
Biomaterials advances
|August 5, 2023
概括
激光纹理可以在3D打印的植入物上创建定制的表面,增强骨细胞的生长和矿化. 这项技术为改善医疗器械功能量身定制植入物相互作用.
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
- 表面科学是一门学科.
背景情况:
- 增材制造 (AM),特别是粉床融合 (PBF),可以实现个性化的医疗植入物,但需要表面修改.
- 目前用于PBF植入物的表面加工方法缺乏共识,并存在污染或几何变化的风险.
- 激光纹理为医疗器械的精确表面工程提供了一个有前途的方法.
研究的目的:
- 研究生物灵感微型和纳米激光蚀刻纹理对Ti-6Al-4V基板的影响.
- 评估改变的物理化学特性如何影响人类骨髓瘤 (MG63) 细胞行为,包括附着,分化和矿化.
- 建立表面特性和生物反应之间的相关性,以优化植入物设计.
主要方法:
- 在激光PBFTi-6Al-4V基板上应用各种生物灵感微型和纳米纹理.
- 表面地形,粗度和接触角度的表征.
- 在体外评估MG63细胞行为:早期细胞覆盖,性酸酶 (ALP) 含量和长期矿化.
- 回归分析以关联物理化学和生物变量.
主要成果:
- 激光纹理产生了表面粗度和接触角度的显著变化.
- 所有测试的表面处理都增强了早期细胞行为,微纹理增加了细胞覆盖范围.
- 细胞分化 (ALP含量) 显示出不同的反应,而长期矿化显著增强了网格,双,三角形和鱼皮肤纹理.
- 粗度曲解和糖醇接触角解释了21天矿化变化的82%.
结论:
- 激光纹理使得AM医疗器械的表面可以进行量身定制的修改.
- 表面特性可以精确控制,以引起特定的细胞反应,促进骨整合.
- 这项技术为患者特定的植入物提供了功能定制的途径.
