【摘 要】
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利用增材制造技术制作仿天然骨的径向梯度多孔钛/钽骨科植入物具有广阔的前景.基于三周期极小曲面(triply minimal surfaces,TPMS)建模法建立了平均孔隙率为70％的圆柱型径向梯
【机 构】
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上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240;上海交通大学附属胸科医院肺部肿瘤临床医学中心,上海200240
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利用增材制造技术制作仿天然骨的径向梯度多孔钛/钽骨科植入物具有广阔的前景.基于三周期极小曲面(triply minimal surfaces,TPMS)建模法建立了平均孔隙率为70％的圆柱型径向梯度孔隙结构,孔隙率由中轴线(90％)向圆周面(30％)逐渐降低.利用激光选区熔化(selected laser melting,SLM)工艺制作径向梯度多孔钛/钽.光学显微镜,扫描电镜,Micro-CT检测结果共同显示,SLM径向梯度多孔钛/钽的孔隙结构与设计特征一致.SLM工艺制作的径向梯度多孔钛/钽的孔隙率分别为73.18％与68.18％.力学测试结果表明,梯度多孔钛/钽的弹性模量分别为(3.96±0.20)与(3.47±0.25)GPa,抗压强度分别为(90.83±3.35)与(93.27±1.24)MPa.梯度多孔钛/钽的弹性模量与抗压强度分别显著高于均匀多孔钛/钽(孔隙率为70.11％的均匀多孔钛弹性模量为(2.34±0.48)GPa,抗压强度为(67.63±1.33)MPa,孔隙率为65.39％的均匀多孔钽弹性模量为(1.69±0.50)GPa,抗压强度为(68.56±0.41)MPa).体外细胞相容性实验证明,径向梯度多孔钛/钽均具有良好的生物相容性,适合间充质干细胞与肌肉细胞的粘附生长.SLM工艺制作的径向梯度多孔钛/钽比均匀多孔钛/钽具有与天然骨组织更相近的结构与性能,是理想的骨缺损修复替代物.
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