来源可以提高3D打印生物活性混合骨架的机械性能
Agathe Heyraud1, Francesca Tallia1, Steven Chen1
1Department of Materials, Imperial College London London UK julian.r.jones@imperial.ac.uk.
RSC advances
|November 28, 2024
概括
这项研究优化了无机/有机混合生物材料用于骨再生. 乙氧化 (CEE) 改善了3D打印的脚手架性能,实现了适用于骨植入物的机械强度.
科学领域:
- 生物材料科学 生物材料科学
- 材料工程 材料工程 材料工程
- 组织工程是组织工程.
背景情况:
- 无机/有机混合生物材料为骨植入物和支架提供协同作用的特性.
- 以前的SiO2-CaO (CME) /PTHF/PCL-diCOOH混合物显示出骨质生成潜力,但缺乏承载应用的机械强度.
- 这些混合体的直接墨水写作 (DIW) 导致骨架机械性能不足.
研究的目的:
- 调查替代来源,以改善SiO2/PTHF/PCL-diCOOH混合油墨的机械性能和可打印性.
- 开发3D打印的多孔支架,其机械性能模仿椎骨.
- 评估优化混合生物材料的生物活性和细胞相容性.
主要方法:
- 使用各种来源合成SiO2/PTHF/PCL-diCOOH混合油墨:缩的甲氧化 (cCME),氧化 (CH),乙氧化 (CE) 和乙氧化 (CEE).
- 使用直接墨水写作 (DIW) 的混合支架的3D打印.
- 脚手架属性的表征,包括机械强度 (故障时的应力,性模量),多孔性和模拟体液 (SBF) 中的酸盐形成.
- 使用人类骨髓 stromal 细胞 (hBMSCs) 评估细胞活力.
主要成果:
- 乙氧化 (CEE) 增强了脚手架的打印能力和结构完整性.
- 基于CEE的杂交物在SBF中形成了阿帕,表明生物活性.
- 优化的脚手架 (85:15 TEOS:PCL-diCOOH重量%,35.7%无机含量) 在故障时表现出3.1 ± 0.54 MPa的应力和0.58 ± 0.06 MPa的性模量.
- 支架保持了互连的通道>400微米,开放的孔隙性>38%,压力强度在脊椎骨的下部范围内 (2-12MPa).
- 在hBMSCs上没有观察到细胞毒性作用.
结论:
- 乙氧化是开发可3D打印无机/有机混合生物材料的有望来源,用于骨再生.
- 优化的混合脚手架具有适合的机械性能和生物活性,用于负载共享骨应用.
- 这些先进的生物材料显示出骨缺陷修复和再生的巨大潜力.
