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国内动态 | 上海九院:熔融沉积技术增量制造不同空隙率聚醚醚酮材料的骨相容性试验研究
发布时间:2021.01.06    新闻来源:南极熊   浏览次数:

 

上海九院:熔融沉积技术增量制造不同空隙率聚醚醚酮材料的骨相容性试验研究

导读:《组织工程与重建外科杂志》2020年2月第16卷第1期发表了上海交通大学医学院附属第九人民医院整复外科关于《熔融沉积技术增量制造不同空隙率聚醚醚酮材料的骨相容性试验研究》的文章,三的部落(上海)科技股份有限公司的对该研究工作提供了材料打印服务支持。

【摘要】目的 研究熔融沉积技术3D打印不同孔隙率聚醚醚酮材料对成骨细胞成骨活性的影响。方法 熔融沉积技术打印不同孔隙率的PEEK材料;不同孔隙率PEEK材料与MT3C3-E1细胞合流培养,成骨的不同时期进行不同骨生成标记物检测对比成骨细胞活性;倒置显微镜下随访记录成骨细胞的粘附形态。结果 经过28天体外不同孔隙率聚醚醚酮材料与MC3T3-E1细胞成骨诱导培养,均能说明经3D打印增加聚醚醚酮孔隙率能有效增加成骨细胞的活性。

聚醚醚酮(Polyetheretherketone,PEEK)是一种半结晶化合物,通过双酚类化合物的逐步二烷基化反应生成的一种生物材料。PEEK是一种高耐热热塑性材料,其抗拉强度及弹性模量几乎是与人类骨骼最接近的,令它成为优良的骨植入物。

颅面骨组织缺损的修补与形态重建是颅颌面外科与神经外科一项颇具挑战性的难题,现阶段临床上常使用钛网进行修补,但长期临床随访发现,其具有钛板颅骨外露、不明原因癫痫发生等并发症的出现,与此同时,钛网与组织间产生较高的剪切力和影像学下产生金属伪影等问题均是钛金属移植物的缺点。在过去几十年中,一些工程聚合物材料已被证明能够更好地匹配人体骨骼的机械性能,具有降低应力屏蔽和骨丢失的潜力,有助于改善患者的预后。PEEK材料作为目前较常使用的工程聚合物材料,其相对于钛合金而言具有过敏性低、没有离子泄露、影像学透视、可行三维定制打印等优点,然而PEEK材料同时也有脆性较低等缺点,但由于颅面部移植物对材料脆性要求不高,故此是高潜力颅面硬组织替代物。

PEEK植入物的惰性疏水表面会导致纤维包裹、阻碍骨附着,在人体内骨整合性能及骨诱导能力存在重大缺陷,为提高它的组织相容性,在已知文献中,可以透过不同的处理方法,如表面涂层、化学物质混合、经化学处理等方式丰富PEEK表微结构,经过处理后的PEEK虽然均能证实其组织相容性的提高[,[ii],[iii]],但往往会出现其它潜在问题,如经过磺化处理的PEEK留有腐蚀性、表面孔径大小不一,HA-PEEK放置体内一段时间后发现涂层剥落等。这些必须经过化学处理的方法还会导致最终临床使用上时审批困难。

熔融沉积技术(FDM)是将加工成丝状的热熔性材料(PEEK、PLA、蜡等),经过送丝机构送进热熔喷嘴,在喷嘴内丝状材料被加热熔融,同时喷头沿零件层片轮廓和填充轨迹运动,并将熔融的材料挤出,使其沉积在指定的位置后凝固成型,经过层层堆积最终形成产品模型的打印技术。本文通过不进行其他化学处理应的方法,仅用FDM技术3D打印直接对材料表面进行微孔化处理,避免了经化学处理后的不良效果,旨在检测通过直接打印出来的不同孔隙率的材料对体外成骨细胞增殖能力的影响,从而为PEEK材料3D打印增材制造方法在临床上的进一步应用研究提供基础依据。
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