基于低温3D打印丝素蛋白/Ⅰ型胶原/羟基磷灰石支架的力学性能
孟露露1
刘浩2
刘涵3
张军2
李瑞欣2
高丽兰1
1.天津理工大学,天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室,天津市 300384;机电工程国家级实验教学示范中心(天津理工大学),天津市 3003842.南开大学附属口腔医院,天津市口腔医院,天津市口腔功能重建重点实验室,天津市 3000413.南开大学附属口腔医院,天津市口腔医院,天津市口腔功能重建重点实验室,天津市 300041;南开大学,天津市 300071
摘要：背景:随着3D打印技术在组织工程的快速发展,通过3D打印制备出多种支架材料被广泛用于下颌骨缺损修复,3D打印技术为下颌骨缺损修复带来了新的可能.目的:采用低温3D打印技术构建三维仿生骨支架材料,精确控制支架材料内部结构,并对其进行力学性能分析.方法:在同等体积下,通过改变打印支架线束与线束的交错角度,采用低温3D打印技术分别打印不同角度(30°,45°,90°)的丝素蛋白/Ⅰ型胶原/羟基磷灰石支架与聚己内酯/羟基磷灰石支架(共6组支架).单轴压缩力学实验以0.5％/s的压缩速率加载6组支架,压缩至30％的应变,观察应力随着应变的变化关系;应力松弛实验以0.5％/s的压缩速率分别加载至3种打印角度丝素蛋白/Ⅰ型胶原/羟基磷灰石支架10％,20％,30％的应变,松弛保持时间3 h,观察应力随时间的变化关系;蠕变实验分别以2.5,3.75,5 kPa的恒定压力压缩打印角度为90°的丝素蛋白/Ⅰ型胶原/羟基磷灰石支架,蠕变保持时间3 h,观察应变随时间的变化关系.结果 与结论:①单轴压缩力学实验:对于丝素蛋白/Ⅰ型胶原/羟基磷灰石支架和聚己内酯/羟基磷灰石支架,相同压缩应变下打印角度为90°支架的杨氏模量高于打印角度为30°,45°的支架.②应力松弛实验:当保持压缩速率、压缩应变及压缩角度恒定时,丝素蛋白/Ⅰ型胶原/羟基磷灰石支架的应力随松弛时间的延伸先快速降低,然后缓慢降低,随着松弛时间的延长,支架在开始时间段(1600 s以内)应力下降很快,在后期时间段(3700 s)应力降低速度减小,最后趋于平缓;当保持压缩速率、压缩应变恒定时,相对于打印角度为30°,45°的支架,打印角度为90°丝素蛋白/Ⅰ型胶原/羟基磷灰石支架的应力初值及趋于平稳时的应力值较高;当压缩速率及压缩角度恒定时,随着压缩应变值增加,丝素蛋白/Ⅰ型胶原/羟基磷灰石支架的应力值增加.③蠕变实验:随着蠕变时间的延长,90°的丝素蛋白/Ⅰ型胶原/羟基磷灰石支架的应变增加,在初始阶段(500 s内)应变增涨较快,随后应变缓慢增加最终趋于平缓,2.5 kPa下支架的应变变化范围为35％到55％,3.75 kPa下支架的应变变化范围从43％到57％,5 kPa下支架的应变变化范围从45％到57％.
关键词：3D打印生物支架丝素蛋白Ⅰ型胶原羟基磷灰石单轴压缩生物力学
分类号：R459.9(治疗学)R318.01(医用一般科学)R-331(实验医学、医学实验)
资助基金：国家自然科学基金(11972198)天津市临床医学重点学科专项(HWZX001)国家科技重大专项(19ZXDBSY00070)
论文发表日期：2022-08-01
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：6( 3550-3555 )
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