SLM制備徑向梯度多孔鈦/鉭的力學(xué)性能及生物相容性

編號：NMJS07826

篇名：SLM制備徑向梯度多孔鈦/鉭的力學(xué)性能及生物相容性

作者：高芮寧 熊胤澤 張航 董蘭蘭 李劍濤 李祥

關(guān)鍵詞： 三周期極小曲面 徑向梯度多孔鈦/鉭 激光選區(qū)熔化 力學(xué)性能 生物相容性

機(jī)構(gòu)： 上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 上海交通大學(xué)附屬胸科醫(yī)院肺部腫瘤臨床醫(yī)學(xué)中心

摘要： 利用增材制造技術(shù)制作仿天然骨的徑向梯度多孔鈦/鉭骨科植入物具有廣闊的前景。基于三周期極小曲面(triply minimal surfaces,TPMS)建模法建立了平均孔隙率為70%的圓柱型徑向梯度孔隙結(jié)構(gòu),孔隙率由中軸線(90%)向圓周面(30%)逐漸降低。利用激光選區(qū)熔化(selected laser melting,SLM)工藝制作徑向梯度多孔鈦/鉭。光學(xué)顯微鏡,掃描電鏡,Micro-CT檢測結(jié)果共同顯示,SLM徑向梯度多孔鈦/鉭的孔隙結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)特征一致。SLM工藝制作的徑向梯度多孔鈦/鉭的孔隙率分別為73.18%與68.18%。力學(xué)測試結(jié)果表明,梯度多孔鈦/鉭的彈性模量分別為(3.96±0.20)與(3.47±0.25)GPa,抗壓強(qiáng)度分別為(90.83±3.35)與(93.27±1.24)MPa。梯度多孔鈦/鉭的彈性模量與抗壓強(qiáng)度分別顯著高于均勻多孔鈦/鉭(孔隙率為70.11%的均勻多孔鈦彈性模量為(2.34±0.48)GPa,抗壓強(qiáng)度為(67.63±1.33)MPa,孔隙率為65.39%的均勻多孔鉭彈性模量為(1.69±0.50)GPa,抗壓強(qiáng)度為(68.56±0.41)MPa)。體外細(xì)胞相容性實(shí)驗(yàn)證明,徑向梯度多孔鈦/鉭均具有良好的生物相容性,適合間充質(zhì)干細(xì)胞與肌肉細(xì)胞的粘附生長。SLM工藝制作的徑向梯度多孔鈦/鉭比均勻多孔鈦/鉭具有與天然骨組織更相近的結(jié)構(gòu)與性能,是理想的骨缺損修復(fù)替代物。