3D打印骨组织支架孔隙结构对支架性能影响的研究进展

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.12.021

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (12): 155-166.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.12.021

3D打印骨组织支架孔隙结构对支架性能影响的研究进展

张伟蒙, 汪杰, 胡晶()

北京工商大学化学与材料工程学院，北京 100048

收稿日期:2022-09-03 出版日期:2022-12-26 发布日期:2022-12-20
通讯作者: 胡晶，女，副教授，从事生物降解材料及降解机理，高性能3D打印材料、聚合物、金属及其复合材料3D打印成型工艺及机制研究，hujing@th.btbu.edu.cn
E-mail:hujing@th.btbu.edu.cn

Research progress in effect of pore structure on performance of 3D printed bone tissue scaffolds

ZHANG Weimeng, WANG Jie, HU Jing()

School of Chemistry and Materials Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China

Received:2022-09-03 Online:2022-12-26 Published:2022-12-20
Contact: HU Jing E-mail:hujing@th.btbu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

从骨组织工程支架孔隙形状、孔径大小、孔隙率、表面粗糙度、连接通路5方面对支架孔的微观结构的研究现状进行了综述。发现梯度结构的支架孔隙形状更接近天然骨，粗糙的表面可以改善细胞的黏附和增殖，非正交连接通路的内部结构可以为后期骨再生提供一个动态的生长空间。

关键词: 三维打印, 骨组织, 支架, 结构, 性能

Abstract:

This paper reviewed the research status of the microstructure of scaffold pores from five aspects， including the pore shape， pore size， porosity， surface roughness， and connection pathways of bone tissue engineering scaffolds. The pore shape of the scaffold with a gradient structure was found to be closer to those of the natural bone. The rough surface can improve the cell adhesion and proliferation of the scaffolds， and the internal structure of the non⁃orthogonal connection pathway can provide a dynamic growth space for later bone regeneration.

Key words: three dimensional printing, bone tissue, scaffold, structure, property

中图分类号:

TQ 320.6

张伟蒙, 汪杰, 胡晶. 3D打印骨组织支架孔隙结构对支架性能影响的研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(12): 155-166.

ZHANG Weimeng, WANG Jie, HU Jing. Research progress in effect of pore structure on performance of 3D printed bone tissue scaffolds[J]. China Plastics, 2022, 36(12): 155-166.

图/表 12

图1 简单的支架结构［38］

Fig.1 Simple scaffold structure［38］

图2 支架的结构与性能［44］

Fig.2 Structure and performance of the scaffolds［44］

图3 孔径梯度变化结构［60］

Fig.3 Pore size gradient change structure ［60］

图4 模拟支架与Haversian管、Volkmann管和松质骨结构结合，基于多细胞输送系统，有助于形成新骨和新血管［66］

Fig.4 The simulated scaffold， combined with haversian tube， Volkmann tube and cancellous bone structure， based on a multicellular delivery system， helping to form new bones and new blood vessels［66］

图5 具有不同形状、孔径大小、孔隙率的支架结构［67］

Fig.5 Scaffold structures with different shapes， pore sizes and porosity［67］

图6 空心支撑结构支架［73］

Fig.6 Hollow support structure scaffold［73］

图7 针对6组支架表面的SEM照片［87］

Fig.7 SEM for six groups of scaffold surfaces［87］

图8 预测支架孔内骨形成的区域［99］

Fig.8 Predicting the area of bone formation in the scaffold hole［99］

图9 内部微孔道结构（a）和支架结构模型（b）［68］

Fig.9 The internal microporous channel structure（a） and the scaffold structure model （b）［68］

图10 不同微孔道结构的细化［68］

Fig.10 Refinement of different micro⁃pore channel structures［68］

图11 球形孔的面心立方结构与常规的正交圆柱结构模型图及有限元分析云图［39］

Fig.11 Model diagram and finite element analysis cloud diagram of face centered cubic structure of spherical hole and conventional orthogonal cylindrical structure［39］

图12 SEM显微照片［92］

Fig.12 SEM micrographs ［92］

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3D打印骨组织支架孔隙结构对支架性能影响的研究进展

Research progress in effect of pore structure on performance of 3D printed bone tissue scaffolds

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