3-D打印双管道聚乳酸/β-磷酸三钙生物陶瓷复合材料支架的力学性能研究

连芩   庄佩   李常海   靳忠民   李涤尘

     目的:研究基于3-D打印技术制备双管道聚乳酸（polylactic acid，PLA）/β-磷酸三钙（β-tricalcium phosphate，β-TCP）生物陶瓷复合材料支架（简称双管道复合支架）的方法，通过在陶瓷结构中灌注PLA提高支架强度，解决多孔生物陶瓷支架力学强度差的问题。

     方法:首先设计具有互不连通初、次级双管道结构的支架，其中初级管道用于细胞附着、组织长入及营养物质代谢，次级管道灌注PLA来提高支架力学性能；然后采用3-D打印和凝胶注模法制造双管道复合支架。并制备标准样本，进行支架界面形貌、孔隙率、力学性能等检测，并与单管道多孔β-TCP生物陶瓷支架（简称单管道支架）进行比较。

     结果:形貌观察发现，双管道复合支架次级管道内充满PLA，且PLA渗入至β-TCP生物陶瓷的微观孔隙内，形成了明显且致密的界面层。有限元分析结果显示双管道复合支架的压缩强度小于单管道支架，但力学压缩实验示其最大压缩强度（21.25 ± 1.15）MPa显著高于单管道支架（9.76 ± 0.64）MPa。

     结论:基于3-D打印技术制造的双管道复合支架具有可控的多孔结构，力学性能明显增强，为实现骨支架多孔结构与支架承载强度的统一提供了新思路。