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廣東兩教授聯手解析3D打印鈦合金多孔骨架的作用

發布日期:2019-12-27  瀏覽次數:77
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  據《3D打印商情》了解,材料科學類著名期刊《Materials Science and Engineering》10月份發表了一篇題為《Influence of the pore size and porosity of selective laser melted Ti6Al4V ELI porous scaffold on cell proliferation, osteogenesis and bone ingrowth》的文章,該文由南方醫科大學第三醫院蔡道章教授和廣東省新材料研究所劉敏教授團隊共同完成,文章研究和分析了激光3D打印鈦合金多孔骨架在細胞增殖、成骨細胞分化及對新骨形成的影響。研究團隊經過系統性研究不同孔徑和孔隙率骨架結構的理化性能,得出了最適于多孔植入體的空間幾何參數,為解決3D打印合金多孔植入體在治療骨缺損應用中所面臨的設計理念及術后恢復效果提供了可以借鑒的參考方案。
  文章指出,體外實驗結果表明,3D打印多孔結構的孔徑和孔隙率對細胞的增殖和分化有顯著影響?;谶@項工作中所使用的3D打印多孔鈦合金支架可以發現,較低的孔徑和孔隙率有助于大鼠骨髓間充質干細胞(rBMMSC),其在實驗中展現出更好的細胞粘附,增殖和成骨分化能力。其中,孔徑為500?μm,孔隙率為60?%的多孔支架顯示出最佳效果。此外,大鼠體內研究發現,孔徑為500?μm,孔隙率為60?%的支架還具有最高的BV / TV值,因此在所有多孔支架中其骨骼生長效果最佳。根據這項工作的結論認為,將空間正八面體作為基本單元的3D打印多孔骨架結構(孔徑約為500?μm,孔隙率約為60%),可制造并用于非骨水泥固定的3D打印多孔承重植入物(例如髖臼杯、膝關節墊塊、骨缺損墊塊及髖關節假體等)。
  人工關節置換是目前治療關節疾病的有效方法,但由于目前的技術限制,手術效果并不理想,需要進行關節翻修手術的患者逐年增多。隨著3D打印技術在骨科的應用越來越深入、廣泛,該技術實現初次置換的關節假體打印已經基本成熟并得到了相關認證。經過多年的基礎研究,南方醫科大學第三醫院和廣東省新材料研究所團隊已開發出多種骨科植入物。目前,團隊正在進行骨科植入物大動物實型驗證及臨床實驗的準備階段,為我國高端醫療設備國產化和創新方面做出貢獻,以造福更多患者。
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  3D打印鈦合金多孔骨架的制備、細胞實驗及動物體內實驗示意圖
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  3D打印多孔植入物重建及新骨長入
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