3D打印技術(shù)在生物材料中的應(yīng)用

1、三維打印技術(shù)在生物材料中的應(yīng)用主講人：張猛1實(shí)用精品課件PPT三維打印技術(shù)是一種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的固體分層制造快速成型技術(shù)RSC Adv., 2016, 6, 60355603712實(shí)用精品課件PPT三維打印分類1.熔融沉積制造2.光固化3.選擇性激光燒結(jié)/熔融4.噴墨打印機(jī)三維打印Chia H N, Wu B M. Journal of biological engineering, 2015, 9(1): 1.3實(shí)用精品課件PPT熔融沉積制造Fused deposition modeling(FDM)van Noort R. Dent, 1995, 74: 341-4.4實(shí)用精品課件PPT熔

2、融沉積制造概念：將熔化的熱塑性材料通過兩個(gè)噴頭沉積出特定的圖案 的制造工藝。流程:熱塑性材料加熱熔融-通過噴頭擠出-計(jì)算機(jī)控制二維平面運(yùn)動(dòng)得到圖案-支撐材料填充孔隙-平臺(tái)下降進(jìn)行下一層打印-得到三維立體材料優(yōu)點(diǎn)：高孔隙率高孔隙率，力學(xué)性能好缺點(diǎn)：熱塑性材料粘性、導(dǎo)熱性、流變性要求高熱塑性材料粘性、導(dǎo)熱性、流變性要求高 ；高的擠出溫度限制了材料與活細(xì)胞及溫度敏感的生物制劑的結(jié)合。5實(shí)用精品課件PPTNing Xu. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 14952-14963.熔融沉積法制備3D人造骨制備流程及表征所用粉體：PCL/HA6實(shí)用精品課件PPTNi

3、ng Xu. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 14952-14963.體外實(shí)驗(yàn)7實(shí)用精品課件PPT 光固化 Stereolithography(SLA)Melchels FP, Feijen J, Grijpma DW. Biomaterials. 2010;31:612130.8實(shí)用精品課件PPT光固化概念：利用激光使光敏樹脂分層聚合的制造工藝流程：腔槽內(nèi)裝載液態(tài)光敏樹脂計(jì)算機(jī)控制激光掃描進(jìn)行光聚合固化的樹脂沉積在平臺(tái)上平臺(tái)下降進(jìn)行下一層的掃描得到三維立體材料材料要求：光聚合；需要光引發(fā)劑和自由基輔助光聚合優(yōu)點(diǎn)：易去除未固化的樹脂；分辨率高（1.2m

4、）由激光光斑直徑控制缺點(diǎn)：缺乏生物相容性良好的樹脂；對(duì)于硬組織來說力學(xué)性能差9實(shí)用精品課件PPT3D Bioprinting a Cell-Laden Bone Matrix for Breast Cancer Metastasis StudyZhou X, et al. ACS Applied Materials & Interfaces, 2016, 8(44): 30017-30026.10實(shí)用精品課件PPTZhou X, et al. ACS Applied Materials & Interfaces, 2016, 8(44): 30017-30026.11實(shí)用精品課件PPTLaur

5、a E. J. Mater. Chem. B, 2015,3, 8348.12實(shí)用精品課件PPT 選擇性激光燒結(jié)Selective laser sintering/melting (SLS)Pattanayak DK. Acta Biomater. 2011;7:139840613實(shí)用精品課件PPT選擇性激光燒結(jié) 概念：高功率激光融合小顆粒粉體材料的固體快速成型技術(shù)流程：粉末與粘結(jié)劑結(jié)合形成前驅(qū)體在平臺(tái)表面鋪上一層前驅(qū)體計(jì)算機(jī)控制高功率激光掃描燒結(jié)完成再鋪上下一層前驅(qū)體得到三維立體材料優(yōu)點(diǎn)：不需要支撐材料；不需要有機(jī)溶劑；不同層間組分可調(diào)；高強(qiáng)度高強(qiáng)度缺點(diǎn)：熱傳導(dǎo)導(dǎo)致邊緣融合降低分辨率熱傳導(dǎo)導(dǎo)

6、致邊緣融合降低分辨率； 孔隙大小受粒子尺寸限制14實(shí)用精品課件PPTPeng W, et al. Biomedical engineering online, 2016, 15(1): 85.A multi-rooted dental implant Result of torque test for the RBM implant and MRITitanium alloy enables osseointegration of porous multi rooted implants15實(shí)用精品課件PPT三維打印Three-dimensional printing (3DP)H.W. Ka

7、ng.Nat. Biotechnol, 34 (2016), pp. 31231916實(shí)用精品課件PPT噴墨打印機(jī)三維打印概念：利用粘結(jié)劑使粉末漿料噴射或擠出的固體快速成型技術(shù)流程：金屬或生物陶瓷粉體與粘結(jié)劑結(jié)合形成前驅(qū)體計(jì)算機(jī)控制打印機(jī)針頭擠出漿料進(jìn)行第一層打印打印機(jī)懸臂升高一定距離進(jìn)行下一層打印優(yōu)點(diǎn)：每一層的組分任意可變；室溫下制備；室溫下制備；缺點(diǎn)：分辨率受針頭限制（100m）17實(shí)用精品課件PPT多巴胺修飾的多巴胺修飾的TCP支架光學(xué)照片、支架光學(xué)照片、SEM及離子釋放及離子釋放Biomaterials 111 (2016) 138-14818實(shí)用精品課件PPTBiomaterials 111 (2016) 138-148純支架與多巴胺修飾的支架的共聚焦、純支架與多巴胺修飾的支架的共聚焦、SEM、組織學(xué)成骨活性分析