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有读书笔记Effects of silica and zinc oxide doping on mechanical and biological properties of 3D printed tricalcium phosphate tissue engineering scaffolds

唐唐 添加于 2011-12-7 05:43 | 2935 次阅读 | 0 个评论

  •  作 者

    Fielding GA, Bandyopadhyay A, Bose S

  •  摘 要

    Objectives To evaluate the effects of silica (SiO2) (0.5 wt%) and zinc oxide (ZnO) (0.25 wt%) dopants on the mechanical and biological properties of tricalcium phosphate (TCP) scaffolds with three dimensionally (3D) interconnected pores. Methods Scaffolds were created with a commercial 3D printer. Post sintering phase analysis was determined by X-ray diffraction. Surface morphology of the scaffolds was examined by field emission scanning electron microscopy (FESEM). Mechanical strength was evaluated with a screw driven universal testing machine. MTT assay was used for cellular proliferation characteristics and cellular morphology was examined by FESEM. Results Addition of dopants into TCP increased the average density of pure TCP from 90.8 ± 0.8% to 94.1 ± 1.6% and retarded the β to α phase transformation at high sintering temperatures, which resulted in up to 2.5 fold increase in compressive strength. In vitro cell–materials interaction studies, carried out using hFOB cells, confirmed that the addition of SiO2 and ZnO to the scaffolds facilitated faster cell proliferation when compared to pure TCP scaffolds. Significance Addition of SiO2 and ZnO dopants to the TCP scaffolds showed increased mechanical strength as well as increased cellular proliferation

  •  详细资料

    • 文献种类:期刊
    • 期刊名称: Dental Materials
    • 期刊缩写: Dental Materials
    • 期卷页: 2011年
    • ISBN: 0109-5641

  •  所属群组

    分享工程学综合  

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    科学家开发出骨骼3D打印技术
    美国研究人员利用3D打印机开发骨骼打印技术，造出类似骨骼的材料。研究人员说，它可被用于骨科、牙科治疗或开发治疗骨质疏松症药物。
     
    华盛顿州立大学苏斯米塔·博斯带领研究小组，耗费4年时间开发类骨骼物质。他们发现，在生物陶瓷粉主要成分磷酸钙中添加硅和氧化锌可以使其强度提升一倍。磷酸钙生物陶瓷材料是整形外科领域一类重要的骨修复材料，可模拟人体自然骨结构，适宜细胞和骨组织的长入。
     
    研究人员使用一部先前用于打印金属材料的3D打印机制造类骨骼物质。它在粉末层上喷出塑料黏合剂，粉末层厚度仅为一根头发丝宽度的一半。粉末层层叠加，干燥后达到要求的支架厚度，然后在1250摄氏度下烘烤2小时。
     
    实验室环境下的未成熟骨细胞生长测试显示，支架上的骨细胞在移植一周内开始生长。在兔子和老鼠身上的活体实验同样得到可喜效果。
     
    研究人员说，这种类骨骼物质可被添加到受损自然骨上，当作支架材料，促使细胞和骨组织生长，而且这种类骨骼物质可最终降解，没有“明显负面效果”。
     
    他们说，数年后，医生可利用这一技术定做更换骨组织。
     
    3D打印只需在电脑上操作，非常方便。博斯在发表于《牙科材料》（Dental Materials）杂志的报告中写道：“你可以把这种类骨骼生物陶瓷粉用作回填材料，它可以成为你在电脑上画出的任何形状。”
     
    “我们开发的是可控降解……10至20年后，医生可将这种骨支架用于与骨生长有关的治疗，”博斯说，“比如颌骨固定或脊柱融合术。”
     
    3D打印机出现在上世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。它与普通打印机工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。
     
    这一技术如今在多个领域得到应用，人们用它来制造服装、建筑模型、汽车、巧克力甜品等。
     
    将3D打印技术引入骨骼制造并非博斯首创。2009年，瑞士研究人员复制出一名男子的拇指骨骼。
     
    德国夫琅禾费界面工程与生物工程研究所研究人员把立体打印技术与双光子聚合技术相结合，于 今年开发出血管打印技术。打印时，打印机发出两束强激光，焦点对准同一分子。这个分子同时吸收两个光子，即所谓的双光子聚合。经过双光子聚合的分子变成一 个有弹性的固体，研究人员用它来制造高精度的弹性结构，也就是血管。（来源：新华网）
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