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磷酸三钙(TCP)与骨无机相的化学成分相似,因为具有良好的生物活性和骨传导性等优点而被广泛应用,是理想的骨缺损修复材料。制备力学性能良好的TCP骨组织工程支架一直是研究的重点,这与材料本身的性质、制备方式以及烧结工艺等要素有关。本文研究利用3D打印技术制备的内部连通网格结构的TCP支架,探索了烧结工艺和孔径结构对TCP支架力学性能的影响,在此基础上研究了添加氧化锌(ZnO)对TCP支架的影响。首先,确定了可以稳定打印的TCP浆料以及其打印参数,通过3D打印制备了TCP支架,并对TCP支架的烧结工艺进行了详细的研究。通过对TCP支架进行热重分析得到支架的预烧结温度;探索不同烧结温度对支架表观形貌、质量和体积收缩率、孔隙率、力学性能以及降解性能的影响。结果表明,当烧结温度为1150℃时,晶粒生长充分、气孔最少,支架具有最大的体积收缩率、最小的孔隙率以及最优的力学性能,抗压强度可以达到6.52±0.84MPa。此外,与其他烧结温度下制备的支架相比,1150℃下烧结制备的支架在酸性环境中降解最慢,进一步说明其在长期植入时具有更佳的力学稳定性。其次,通过改变填充间距制备不同孔径结构的TCP支架,研究不同孔径结构对支架孔隙率、力学性能以及细胞活性的影响。结果表明,孔径大小为200μm的支架孔隙率最小,力学性能最优,抗压强度达到6.02±0.77MPa,能够满足人体松质骨力学强度的要求。与其他孔径结构的支架相比,在200μm的支架上骨髓间充质干细胞(BMSCs)生长黏附的情况最好。细胞铺满整个支架表面,连成片状,排列紧密,多层叠加,增殖的速度也最快。最后,打印了不同含量的ZnO/TCP支架并对其力学性能进行了测试。结果显示,添加2%的ZnO可以显著地提高支架的力学性能,与纯的TCP支架相比,抗压强度提高了57.1%,压缩模量提高了59.1%。将不同含量ZnO/TCP支架与BMSCs共培养,对其细胞活性进行检测。结果表明,随着ZnO含量的增加,TCP支架的生物相容性先上升再下降,4%ZnO/TCP支架上几乎没有细胞黏附生长。因此,2%ZnO添加量的ZnO/TCP复合支架不仅具有较高的力学强度,还具有良好的生物相容性。综上,本研究从烧结工艺、孔径结构以及加入ZnO三个方面对3D打印TCP支架的力学性能进行优化,得到了最优的烧结工艺、最优的孔径结构以及ZnO的最优添加量,为3D打印TCP骨组织工程支架的进一步临床研究应用奠定了理论基础。