基于3D打印羟基磷灰石支架的填充结构与力学性能研究

作     者：李相成 索海瑞 王玲 徐铭恩 Li Xiangcheng;Suo Hairui;Wang Ling;Xu Mingen

作者机构：杭州电子科技大学生命信息与仪器工程学院杭州310018 杭州电子科技大学自动化学院杭州310018 浙江省医学信息与生物三维打印重点实验室杭州310018 

基　　金：国家重点研发计划项目(2018YFB1105604) 国家自然科学基金(61675059,51605426) 

出 版 物：《中国生物医学工程学报》 (Chinese Journal of Biomedical Engineering)

年 卷 期：2020年第39卷第1期

页      码：91-96页

摘      要：3D打印骨组织工程支架是近来的研究热点,而制备同时具有高孔隙率和足够力学性能的骨组织工程支架是研究的难点之一。在孔隙率相同条件下,探究不同填充角度结构对3D打印支架力学性能影响。首先用Solid Works软件设计孔隙率相同的3种不同填充角度(45°、60°、90°)支架结构,以交点处结构作为支架的最小支撑单元,并用ABAQUS软件对其进行力学性能仿真,对仿真所得单元结构压缩模量进行累加,探究填充角度对支架力学性能的影响;进而通过3D打印制备3种填充结构的羟基磷灰石支架,测试支架的孔隙率和力学性能,对仿真结果进行验证。结果表明,仿真所得3种填充结构的压缩模量比为Es(90°)∶Es(60°)∶Es(45°)=12.3∶10.9∶10.0。打印得到3种不同填充角度(90°,60°,45°)的羟基磷灰石支架孔隙率无显著性差异,其压缩模量比为Es(90°)∶Es(60°)∶Es(45°)=15.4∶13.1∶10.0,与仿真结果趋势一致,90°填充的支架具有最高的抗压强度((7.36±0.63)MPa)和压缩模量((33.55±2.49)MPa),与力学性能最低的45°填充支架相比,抗压强提高74.8%,压缩模量提高55.18%。在孔隙率相同的条件下,单个孔型面积越小,其压缩模量和抗压强度越高。该研究为制备最优填充结构的3D打印生物支架提供分析方法和理论依据。

主 题 词：3D打印 填充结构 力学性能 孔隙率 羟基磷灰石支架 

学科分类：0831[工学-公安技术类] 08[工学] 0836[0836] 

核心收录：

D　O　I：10.3969/j.issn.0258-8021.2020.01.12

馆 藏 号：203892827...