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骨骼受损是日常生活中常见的疾病之一,治疗该疾病的方法为骨骼移植技术,对于骨骼缺失严重的患者需采取人造钛合金植入的方法,这两种方法都有各自的劣势,组织工程作为一个新兴领域在一定程度上弥补了目前的不足,组织工程支架移植技术在治疗骨骼缺损的病症上体现出广阔的前景。本课题选用具有较好生物相容性生物高分子材料聚己内酯(PCL)和具有良好骨传导性的羟基磷灰石(HA)为原料,利用自主研发的螺杆挤出三维打印机完成了 PCL 3D打印和HA/PCL 3D打印工艺研究,成功制备出具有一定孔隙率和力学性能的组织工程支架,有望在骨组织工程中得到应用。本文基于熔融沉积成型(FDM)基本原理,研发了一套利用螺杆熔融塑化、熔体泵精确计量的三维打印成型装置,研究了该装置的成型工艺,并利用该设备开展了组织工程支架的3D打印研究。主要的研究内容和结论如下:(1)利用该设备打印PCL颗粒原料,研究了打印温度和打印层高对打印精度的影响,通过实验研究提高了 PCL制品的打印精度。研究该工艺和注射成型工艺制备的制品的力学性能,对比实验数据得到该工艺制备的PCL制品拉伸强度和弯曲强度均比注射成型高。(2)通过双螺杆挤出机和切粒机分别制备HA质量分数为20%的na no-HA/PCL和micro-HA/PCL复合材料颗粒,进行3D打印实验,分别制备出两种复合材料组织工程支架。nano-HA/PCL组织工程支架的孔隙率和力学强度均高于micro-HA/PCL组织工程支架,通过电镜观察HA粒子的分布,结果表明nono-HA在复合材料中分布均匀,micro-HA发生了团聚,因此,nano-HA/PCL复合材料FDM 3D打印在骨组织工程中更具有潜在的应用前景。(3)以纳米羟基磷灰石(nano-HA)和聚己内酯(PCL)为原料,通过熔融共混的方式制备不同含量羟基磷灰石的HA/PCL复合材料。通过力学分析、差示扫描量热分析、热重分析和X射线衍射分析表征打印制品材料的性能。结果表明:随着HA加入质量分数的增大,HA/PCL复合材料3D打印制品的拉伸强度和弯曲强度先增大后减小,压缩强度增大,结晶性能变好,热稳定性降低;在HA质量分数为20%时,3D打印试件的拉伸强度和弯曲强度最大,分别为23.3MPa和21.4MPa,HA质量分数为40%的nano-HA/PCL复合材料压缩强度最大,为31.4MPa。HA/PCL复合材料打印制品中只含HA和PCL两种相,有利于其保持良好的生物活性,有望在生物组织支架中得到应用。