【摘 要】
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目的:本研究通过数字化模拟设计及3D打印技术制备宏多孔纯钛支架,检测其力学性能;并通过微弧氧化技术在宏孔支架表面制备微纳米多孔涂层,形成具有宏-微多级孔洞结构的支架,对其进行材料表征并初步探查生物学活性,为构建仿生下颌骨皮质骨支架提供理论依据。方法:1、运用CAD软件数字化模拟分析、设计出内部为钻石结构和简单立方结构的两类多孔纯钛支架模型,通过选择性激光熔融（Selective Laser Mel
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目的:本研究通过数字化模拟设计及3D打印技术制备宏多孔纯钛支架,检测其力学性能;并通过微弧氧化技术在宏孔支架表面制备微纳米多孔涂层,形成具有宏-微多级孔洞结构的支架,对其进行材料表征并初步探查生物学活性,为构建仿生下颌骨皮质骨支架提供理论依据。方法:1、运用CAD软件数字化模拟分析、设计出内部为钻石结构和简单立方结构的两类多孔纯钛支架模型,通过选择性激光熔融（Selective Laser Melting,SLM）3D打印技术打印钛支架,钻石结构记为Ti-DIA,简单立方结构记为Ti-CU,并通过密度法测量支架实际孔隙率的相对误差率。2、通过静态三点弯曲实验测算支架弹性模量,与人下颌骨皮质骨力学性能相比较,分析多孔纯钛支架的力学性能。3、将Ti-DIA,Ti-CU两组支架进行微弧氧化处理,在支架表面及内部制备出微弧氧化涂层,制备完成后的支架组分别记为Ti-DIA-MAO,Ti-CU-MAO。对材料进行表征,利用SEM、EDS、XRD和接触角实验分别检测微弧氧化处理前后组多孔钛支架的表面形貌、元素组成、晶相和润湿性。4、体外MC3T3-E1细胞与微弧氧化处理前后的四组支架共同培养,利用CCK-8细胞增殖实验检测支架材料的毒性和负载细胞的增殖能力,初探支架材料的生物学活性。结果:1、利用SLM技术3D打印的多孔支架形状规则,钻石结构、简单立方结构清晰,孔洞明显,基本符合设计要求。另外,孔隙率测定中,孔隙率相对误差率均小于20%,且随着杆径的增加,孔隙率的实测值与设计值越接近。2、三点弯曲实验表明,钻石组结构中,相同孔隙率的支架,杆径越大,弹性模量及抗弯曲强度越小,作为对照组的立方结构支架也展现了较好的力学性能,四种多孔支架力学性能虽然存在差异,但均与人下颌骨皮质骨力学性能相适配。3、SEM显示经微弧氧化处理后的多孔钛支架表面出现微纳米多孔结构涂层,EDS显示涂层表面由Ti、O、Si、P元素组成,XRD显示Ti-DIA与Ti-DIA-MAO两组材料表面的晶体结构均为Ti,接触角实验显示经微弧氧化处理后的材料接触小明显减小,微弧氧化技术改善了钛表面亲水性能。4、CCK-8实验显示微弧氧化处理前后支架均不具有毒性,微弧氧化处理后的支架材料更利于细胞前期的黏附、增殖。结论:通过3D打印和微弧氧化技术成功制备出来了具有宏-微孔多级孔洞结构的钛支架,钻石结构和简单立方结构的多孔钛支架与人下颌骨皮质骨的力学性能均具有适配性。经微弧氧化处理形成的宏-微孔结构钛支架有利于MC3T3-E1细胞黏附和增殖,具有较好的生物学活性。本研究为仿生下颌骨皮质骨支架的设计制备提供一定的参考。
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