用添加剂制造的骨科植入物PEEK/HA多孔结构的机械行为:材料,结构和制造工艺
Qing Zhang1, Changning Sun2, Jibao Zheng2
1State Key Laboratory for Manufacturing System Engineering, School of Mechanical Engineering, Xi'an Jiaotong University, 710054, Xi'an, ShaanXi, China; National Medical Products Administration (NMPA) Key Laboratory for Research and Evaluation of Additive Manufacturing Medical Devices, Xi'an Jiaotong University, 710054, Xi'an, ShaanXi, China; Centre for Medical Device Evaluation, National Medical Products Administration (NMPA), 100081, Beijing, China.
Journal of the mechanical behavior of biomedical materials
|December 13, 2024
概括
这项研究优化了聚乙-乙- (PEEK) /酸 (HA) 骨架的骨质整合. 这些发现指导了多孔PEEK植入物的设计,具有量身定制的透性和机械性能,以增强骨生长.
科学领域:
- 生物材料科学 生物材料科学
- 整形外科工程 整形外科工程
- 增材制造 增材制造 增材制造
背景情况:
- 聚乙乙基 (PEEK) 的生物惰性限制了在骨植入物中的骨质整合.
- 多孔PEEK支架的增材制造显示出改善骨生长和稳定性的前景.
- 基于PEEK的复合材料支架的最佳设计策略仍然不清楚.
研究的目的:
- 系统地调查材料组成,结构设计和制造对PEEK/酸 (HA) 脚手架透性和机械性能的影响.
- 制定PEEK/HA支架的设计准则,以促进骨质整合.
- 评估热处理对脚手架性能的影响.
主要方法:
- 使用增材制造制造制造PEEK/HA支架的制造,具有不同孔径和结构 (甲状腺,直角).
- 通过不同的脚手架设计和深度测量轴向和周边透率.
- 热处理后的机械性能 (弹性模量,屈服强度) 和结晶性的表征.
主要成果:
- 透度在0.3-24.8 × 10-9 m2之间;状结构的透度低于直角结构.
- 机械性能 (弹性模量,屈服强度) 与相对密度为35-50%的脚手架的人类无骨骨相比.
- 热处理增强了强度和刚度,达到37.2%的晶度,但过度的晶度导致了脆性.
结论:
- 材料组成,结构设计和制造工艺都会对PEEK/HA脚手架的透性和机械性能产生重大影响.
- 脚手架的设计和加工参数可以优化,以实现适合骨生长的特性.
- 这项研究为开发先进的基于PEEK的多孔骨植入物提供了关键的见解.


