支架能够有效地支持受损骨骼的修复过程2024-07-17 08:46:10
SCHOTTEY等基于对植入物在失效、稳定性和应力屏蔽方面的性能评估，对植入物进行了拓扑优化，获得了较高稳定性、利于骨向内生长的骨植入物，减小了潜在的应力屏蔽区域。LI等采用选择性激光熔化技术，通过结构拓扑优化构建了一种基于面心立方晶胞的多孔结构，与传统方法设计的晶胞相比，该拓扑优化的晶胞具有更高的相对弹性模量，产生的位移和应力分布较均匀，优化后的晶胞节点更平滑，改善了细胞黏附和营养运输，降低了应力集中现象，提高了支架的生物相容性。LIU等通过引入网格点密度对晶胞进行拓扑边界优化，分别将优化后的晶胞按周期性排列获得支架结构，以弹性模量和孔隙率为目标设计了一种与松质骨各向异性、弹性模量相匹配的骨支架结构，优化后的支架可以更均匀地将应力传递到松质骨上，并且晶胞边界清晰平滑，3个方向上都有相互连接的孔隙，这有利于营养物质的运输和代谢废物的清除，这种平稳的负荷转移可以减少骨吸收的高应力和低应力集中区域。
LI等以渗透率、力学性能为优化目标对三周期极小曲面晶格进行拓扑优化，在孔隙率特定的情况下，P晶格的弹性模量和渗透率提高了四五倍，G晶格的比表面积和孔径分别增加了7倍，优化后的支架在满足最小生物学性能的同时比表面积和孔径大小都具有很高的可调性。以上研究发现，经过拓扑优化后能够确保骨支架具有最佳的力学性质，如强度、刚度和韧性，以承受体内的负载条件，这意味着支架能够更有效地支持受损骨骼的修复过程，同时减少因过度负载或不适当负载而导致支架失败的风险；经过拓扑优化后的支架具有促进骨生长的特殊表面特性和孔隙结构，这些特性能够加速成骨细胞在支架上的增殖和分化，优化后的孔隙率和孔径大小有助于血管生长和营养物质的传输，从而促进骨再生。
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.
