在3D打印的水凝网格中,对异构型机械性能进行结构调整

科学领域:

• 生物材料科学 生物材料科学
• 机械工程 机械工程
• 组织工程是组织工程.

背景情况:

• 软组织表现出异构的机械特性,对于它们的功能至关重要.
• 模仿自然组织异构性对于开发精确的弹性图形幻象和组织支架至关重要.
• 目前制造异型生物材料的方法有限.

研究的目的:

• 为了研究3D打印的水凝格子中异构型机械性能的可调性.
• 为了建立格子几何学和机械异构性之间的关系.
• 评估这些格子在制造模仿组织的幻影和脚手架方面的潜力.

主要方法:

• 使用数字光投影3D打印聚乙烯基醇二烯酸盐 (PEGDA) 格子.
• 网格几何参数的系统变化:单元细胞大小,支柱直径和缩放因子.
• 使用动态剪切测试和不受限制的压缩来测量弹性模块的机械表征.

主要成果:

• 单元细胞大小的增加显著减少了Young和剪模 (91%和85%).
• 降低支架直径大大降低了明显的剪切模块 (95%).
• 增加几何缩放比增强了机械异构性,在剪切 (3.1x) 和压缩 (2.9x) 两种情况下.
• 实验结果与功率定律关系和吉布森-阿什比模型一致,验证了对机械性质的几何控制.

结论:

• 通过修改单元细胞大小,杆直径和缩放因子,可以精确调整3D打印水凝格的异型机械性能.
• 这种几何控制为设计先进的复合材料提供了一条途径.
• 开发的网格对创建现实的弹性图形幻象和功能性组织工程支架具有重大前景.