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问:什么是压电材料及其复合材料?2025-07-28 08:58:42

答:压电材料是一类在压力作用下能够产生电信号的材料。目前,4D生物压电材料的研究主要集中在两个方面。一方面是将脆性较大的压电陶瓷与具有形状记忆功能的水凝胶或压电聚合物混合,获得能够实现形态改变及压电功能的双功能复合材料;另一方面是在具有磁电效应材料的基础上,构建出具有压电效应的新型4D支架。研究表明,天然骨组织中的压电效应对骨组织生长调节、结构重塑具有重要作用,而压电材料可以通过响应机械应力或超声刺激产生电信号,模拟天然骨的压电效应,通过离子或电荷之间的相互作用,促进细胞黏附,激活生长因子表达、提高细胞增殖和成骨分化。

因此,压电材料在骨组织缺损的修复中具有重要的研究意义。目前应用于骨组织工程的压电材料主要包括压电陶瓷、压电聚合物及压电复合材料。压电陶瓷材料主要包括钛酸钡等,该类材料具有良好的机械性能,但脆性较大,在外力作用下有断裂的风险,因此,常将压电陶瓷与压电聚合物等结合形成压电复合材料,共同应用于骨组织缺损的修复当中。压电聚合物如聚乳酸、聚偏二氟乙烯等,这些材料具有较好的机械性能,与天然骨组织相匹配。Camarero-Espinosa等制备了PLA与聚己内酯的共混支架,通过响应外界超声刺激产生机械纳米振动,激活电压门控Ca2+离子通道,增强骨髓间充质干细胞的增殖、促进骨基质合成和成骨分化。
 
出自《4D打印技术在骨组织工程中的研究进展》 作者:王培煜,石雅茹,孙一帆。