用于全塑性骨移植的FDM多孔PEEK支架的流程驱动优化
Martina Galea Mifsud1, Lucy Di-Silvio1, Trevor Coward1
1Faculty of Dentistry, Oral & Craniofacial Sciences, King's College London, London SE1 9RT, U.K.
ACS omega
|October 20, 2025
概括
研究人员优化了聚乙乙 (PEEK) 支架的化沉积建模 (FDM),克服了设计限制. 这种以过程为导向的方法可以为骨组织工程应用创建高保真,多孔的PEEK结构.
科学领域:
- 生物材料科学 生物材料科学
- 增材制造 增材制造 增材制造
- 再生医学是一种再生医学.
背景情况:
- 聚乙烯 (PEEK) 是一种高性能生物材料,具有出色的机械性能,化学稳定性和生物相容性,因此适用于骨科和面应用.
- 增材制造 (AM) 的PEEK,特别是通过化沉积建模 (FDM),由于其高点和狭窄的加工窗口,提出了挑战,阻碍了脚手架制造.
- 现有的基于计算机辅助设计 (CAD) 的PEEK支架的格子设计在FDM处理过程中经常失败,导致结构不一致和不高保真度.
研究的目的:
- 开发一种新且实用的策略,用于生产多孔PEEK支架,其架构优化,用于使用AM的骨移植应用.
- 克服基于CAD的设计在PEEK的FDM加工中的局限性.
- 通过调整切片参数以实现可重复的脚手架制造来证明过程驱动方法的有效性.
主要方法:
- 采用了以过程为导向的方法,专注于在FDM过程中的切片参数的代调整.
- 最初的基于CAD的网格设计通过参数调整进行了修改和优化,以实现成功打印.
- 优化的脚手架以形态,机械完整性,几何真实性和孔隙特征为特征.
主要成果:
- 通过操纵切片参数,成功开发了一种可复制的生产多孔PEEK支架的方法.
- 制造的支架表现出相互连接的孔隙性,孔隙尺寸从100到400微米不等,适合支持骨质细胞功能和血管化.
- 优化的脚手架展示了一致的形态,机械完整性和几何真实性,验证了过程驱动的方法.
结论:
- 操纵切片软件参数对于克服CAD限制和成功3D打印PEEK等高性能热塑性塑料至关重要.
- 这项工作建立了一个可扩展的途径,用于为骨组织工程创建定制的,负载共享的PEEK支架.
- 这些发现突出了将先进的制造策略与优化材料加工相结合的潜力,用于再生医学应用.
