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晶格立方体具有较高的抗压强度和机械性能2024-07-17 08:39:55

MOARREFZADEH等以涂覆海藻酸钠和氧化镁的聚乳酸为材料,通过有限元分析比较了晶格立方体、菱形十二面体和八面体3种支架结构的性能,结果显示与菱形十二面体和八面体相比,晶格立方体具有较高的抗压强度和机械性能。AHMADI等以多孔钛生物材料为基础,使用选择性激光熔化技术,基于6种规则的晶胞结构(即立方体、金刚石、菱形八面体、十二面体、立方八面体等)构建了不同类型的骨支架,通过应力-应变曲线图发现每种晶胞的抗压性能随着结构相对密度的增加而增加。孙海波等设计了不同孔隙率的体心立方体、面心立方体多孔支架,实验发现孔隙率为90%的多孔支架弹性模量和抗压强度满足松质骨的要求,孔隙率为80%的多孔支架弹性模量和抗压强度满足皮质骨的要求。

孔隙率是影响支架力学性能的主要因素,孔隙率越低,支架的力学性能越好;相反,孔隙率越高,支架的力学性能越差。因此,在设计用于骨科植入物的支架时,必须在孔隙率(以促进生物相容性和骨组织生长) 与足够的力学性能(以承受生物体内的负荷)之间找到平衡。对于支架的生物相容性和骨诱导性,既要关注支架的孔隙率,同时也需要对支架的渗透率、流速等进行测试。
 
而上述研究仅对支架的孔隙率和力学性能进行了研究,缺乏对支架渗透率、流速的探究。下面这些研究发现关渗透率与流速会对支架产生一定的影响:XU等设计出了圆柱形和球形2种支架结构,通过比较发现球形晶胞结构的支架在受压下能够更均匀地分散应力,并且孔隙率较高;而圆柱形晶胞结构则在机械稳定性和渗透性方面表现良好;HUANG等采用选择性激光熔化技术制备了金刚石晶胞、菱形十二面体晶胞结构的多孔钛合金支架,通过机械测试和细胞实验发现该晶胞结构具有类似于骨小梁的机械强度,细胞染色实验则证明了骨支架具有成骨性能,可以在不同水平上调节整合素连接激酶/细胞外调节蛋白激酶1/2/Runx2信号通路,为细胞的增殖、分化提供适宜的生理环境。
 
出自《骨组织工程中传统与仿生支架结构设计的差异》赵越,许燕,周建平
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