生物降解对3D打印PLA骨架的机械和疲劳性能的影响
Hamed Bakhtiari1, Alireza Nouri2, Muhammad Aamir3
1Center for Advanced Materials and Manufacturing (CAMM), School of Engineering, Edith Cowan University, Joondalup, WA 6027, Australia.
概括
由聚乳酸 (PLA) 制成的骨架在模拟体液中30天后显示疲劳抵抗力降低. 较高的表面与体积比率加速了这种降解,影响了组织再生的长期机械支持.
科学领域:
- 生物材料科学 生物材料科学
- 组织工程是组织工程.
- 聚合物降解的过程
背景情况:
- 优化骨架降解对于机械支和组织再生至关重要.
- 3D打印的聚乳酸 (PLA) 支架对骨修复有希望,但它们的降解行为需要彻底调查.
- 表面与体积比 (S/V) 对脚手架降解和机械性能的影响尚未完全理解.
研究的目的:
- 研究模拟体液 (SBF) 降解对3D打印PLA骨架的机械性能的影响.
- 评估变化的表面与体积 (S/V) 比率如何影响这些支架的降解率和机械完整性.
- 了解降解的潜在机制及其对脚手架性能的影响.
主要方法:
- 用3D打印的PLA骨架与相同的多孔度 (60%) 准备,但不同的S/V比率变化.
- 脚手架被浸泡在汉克斯溶液 (SBF) 中长达30天.
- 静态和动态压缩测试,CT成像,显微镜分析和X射线衍射被用于评估机械性能和降解.
主要成果:
- 脚手架的孔隙结构和支架厚度基本保持不变,没有显著的体重减轻.
- 压力强度和压力模量受到最小的影响,但疲劳耐力显著下降.
- 较高的S/V比率导致更明显的疲劳耐力降低 (降低高达77%).
- 观察到降解诱导的脆化,晶体相变化和盐沉.
结论:
- 在SBF中的生物降解显著降低了3D打印的PLA骨架的耐疲劳性,独立于压力强度.
- 较高的S/V比率加剧了由于表面积暴露和水吸收增加而导致的疲劳阻力降低.
- 在PLA支架上,需要对S/V比率进行精心设计,以确保骨再生应用的长期疲劳性能.
