3D打印技術在生物材料中的應用

1、三維打印技術在生物材料中的應用主講人：張猛1實用精品課件PPT三維打印技術是一種計算機輔助設計的固體分層制造快速成型技術RSC Adv., 2016, 6, 60355603712實用精品課件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/熔融4.噴墨打印機三維打印Chia H N, Wu B M. Journal of biological engineering, 2015, 9(1): 1.3實用精品課件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-計算機控制二維平面運動得到圖案-支撐材料填充孔隙-平臺下降進行下一層打印-得到三維立體材料優(yōu)點：高孔隙率高孔隙率，力學性能好缺點：熱塑性材料粘性、導熱性、流變性要求高熱塑性材料粘性、導熱性、流變性要求高 ；高的擠出溫度限制了材料與活細胞及溫度敏感的生物制劑的結合。5實用精品課件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實用精品課件PPTNi

3、ng Xu. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 14952-14963.體外實驗7實用精品課件PPT 光固化 Stereolithography(SLA)Melchels FP, Feijen J, Grijpma DW. Biomaterials. 2010;31:612130.8實用精品課件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)光敏樹脂計算機控制激光掃描進行光聚合固化的樹脂沉積在平臺上平臺下降進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：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：缺乏生物相容性良好的樹脂；對于硬組織來說力學性能差9實用精品課件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實用精品課件PPTZhou X, et al. ACS Applied Materials & Interfaces, 2016, 8(44): 30017-30026.11實用精品課件PPTLaur

5、a E. J. Mater. Chem. B, 2015,3, 8348.12實用精品課件PPT 選擇性激光燒結Selective laser sintering/melting (SLS)Pattanayak DK. Acta Biomater. 2011;7:139840613實用精品課件PPT選擇性激光燒結 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流程：粉末與粘結劑結合形成前驅(qū)體在平臺表面鋪上一層前驅(qū)體計算機控制高功率激光掃描燒結完成再鋪上下一層前驅(qū)體得到三維立體材料優(yōu)點：不需要支撐材料；不需要有機溶劑；不同層間組分可調(diào)；高強度高強度缺點：熱傳導導致邊緣融合降低分辨率熱傳導導

6、致邊緣融合降低分辨率； 孔隙大小受粒子尺寸限制14實用精品課件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實用精品課件PPT噴墨打印機三維打印概念：利用粘結劑使粉末漿料噴射或擠出的固體快速成型技術流程：金屬或生物陶瓷粉體與粘結劑結合形成前驅(qū)體計算機控制打印機針頭擠出漿料進行第一層打印打印機懸臂升高一定距離進行下一層打印優(yōu)點：每一層的組分任意可變；室溫下制備；室溫下制備；缺點：分辨率受針頭限制（100m）17實用精品課件PPT多巴胺修飾的多巴胺修飾的TCP支架光學照片、支架光學照片、SEM及離子釋放及離子釋放Biomaterials 111 (2016) 138-14818實用精品課件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、組織學成骨活性分析