用分子量工程设计的PLA复合油墨用于室温3D打印高保真骨质基架的骨质基架

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.
• 聚合物化学 聚合物化学

背景情况:

• 骨架的3D打印需要具有可控打印性和机械完整性的材料.
• 聚乳酸 (PLA) 是一种有前途的生物材料,但其用于3D打印的加工窗口通常受到热要求的限制.
• 实现复杂的骨质性支架的室温制造仍然是再生医学的一个重大挑战.

研究的目的:

• 开发一种分子量工程策略,用于在室温下3D打印骨质性多酸/多酸/纳米酸 (PLA/PCL/n-HA) 脚手架.
• 为了研究PLA分子量,链条纠,可打印性和机械性能之间的相关性.
• 为了优化复合油墨配方,提高挤出动力学,结构保真性和*in vivo*骨再生.

主要方法:

• 在PLA/PCL/n-HA复合油墨中,PLA分子量 (低,中,高) 的系统变化.
• 在3D打印过程中表征质性质,挤出行为和光纤稳定性.
• 动态机械分析以评估热力学性能和与纠密度的相关性.
• *体内*研究,以评估制造的脚手架的骨质导电性和骨再生能力.

主要成果:

• 低分子量PLA (LPLA) 导致印刷能力不佳和机械不稳定性,原因是链条纠不足.
• 中高分子量PLA (MPLA,HPLA) 能够稳定地挤出和制造具有增强纠密度的复杂结构.
• 与LPLA相比,HPLA表现出优越的机械性能,在高温下保持更高的储存模块.
• 优化的HPLA/PCL/n-HA墨水表现出剪切稀释行为,快速固化和自我支的多孔性 (>65%).
• *体内*植入显示出显著的新骨形成 (约. 20%在12周),表明出色的骨质导电性.

结论:

• 在室温3D打印中,PLA分子重量是平衡可挤出性和机械稳定的关键参数.
• 这种分子工程方法可方便精确制造患者特异性的骨质性支架,无需高温加工.
• 开发的以溶剂为基础的复合油墨在推进精密组织工程和骨再生疗法方面具有重大潜力.