DOI: 10.12307/2023.977
明胶/氧化纳米纤维素高弹性模量高孔隙皮肤支架的3D打印工艺
许晓东1
周骥平2
张琦2
冯辰1
朱勉顺3
史宏灿4
1.扬州工业职业技术学院,江苏省扬州市 225127;江苏省新材料塑性成形智能化应用工程研究中心,江苏省扬州市 2251272.扬州大学机械工程学院,江苏省扬州市 2251273.扬州工业职业技术学院,江苏省扬州市 2251274.扬州大学医学院,江苏省扬州市 225009
摘要：背景:在采用主动修复治疗手段应对皮肤创伤时,需要使用组织工程技术生成新的组织来代替坏死组织,皮肤支架在创伤修复领域具有良好的应用前景.皮肤支架需要呈现具有一定力学强度的三维多孔结构,以满足细胞增殖分裂的需求,而目前使用的明胶基生物材料力学强度弱,无法达到皮肤支架的使用要求.
目的:针对明胶/氧化纳米纤维素复合材料制备组织工程皮肤支架时使用的3D打印工艺进行研究,重点研究不同工艺参数下制备皮肤支架的孔隙率与其力学强度之间的关系.
方法:从葎草中提取10%浓度的氧化纳米纤维素晶须,再与5%的明胶复合得到明胶/氧化纳米纤维素复合材料,检测明胶与明胶/氧化纳米纤维素复合材料的弹性模量.以明胶/氧化纳米纤维素复合材料为基材,采用3D打印挤压成型方法制备皮肤支架,通过对材料进行力学性能测试和流变特性测试确定挤压成型工艺参数(填充间隙1.5-2.5 mm,0.1 mm均布;气压160-200 kPa),并以此制备具有三维多孔结构的皮肤支架.对皮肤支架进行了抗压性能的测试并与有限元分析结果相对比,论证了支架打印时的填充间隙与支架孔隙率及力学强度之间的关系.
结果与结论:①通过实验得出,加入10%浓度的氧化纳米纤维素晶须使5%明胶的弹性模量度提升了8.84倍;在气压160 kPa下挤出成型可以得到1 mm直径的丝状凝胶,此时填充间隙从1.5 mm增大到2.5 mm会使支架的理论孔隙率从33%上升到60%,但抗压强度从230 000 Pa降低到95 000 Pa;②结果显示,使用2 mm填充间隙制备得到了理论孔隙率为50%、弹性模量160 000 Pa的皮肤支架,该支架具有清晰的三维多孔结构.
关键词：皮肤支架弹性模量孔隙率3D打印填充间隙氧化纳米纤维素复合凝胶
分类号：R459.9(治疗学)R318(医用一般科学)R622+.1(整形外科学（修复外科学）)
论文发表日期：2024-01-21
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( 398-403 )
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