通过骨支架的数字化建模分析其力学性能与内部流场分布

目的研究不同骨支架结构的力学性能与内部流场分布,为模型结构的优劣提供直观上的比较和评判,为骨支架结构设计提供有效的指导方法。方法利用Pro/Engineer和MIMICS等软件重建自然结构骨支架、编织状骨支架和球形孔骨支架,并通过有限元方法分析3种支架的有效弹性模量、应力分布和三维灌注培养下支架内部流场分布。结果采用相同材料设计得到的自然结构骨支架表现出更小的有效弹性模量;当3种支架受到相同压力时,自然结构骨支架内部应力峰值更小且应力分布更均匀;初始流速和流体黏度相同时,自然结构骨支架表现出更小的内部流速、壁面剪切应力和壁面压力。结论自然结构骨支架模型具有相对较好的生物力学性能,在3种骨支架中最适合用于骨组织工程中骨支架结构选型。     

基于快速成形和冷冻干燥技术制备β-磷酸三钙骨组织工程支架

背景：利用先进的制造技术和各种生物材料可构造具有良好生物相容性、可降解性与一定外形及具有合理三维内部结构的支架,这种崭新的医学与工程技术相结合的方法,越来越多地应用到大段骨缺损研究中。 目的：应用快速成形技术和冷冻干燥工艺制备多孔β-磷酸三钙,评价其结构性能并分析结构影响因素。 设计、时间及地点：对比观察实验,于2008-05/08在上海大学快速制造中心实验室完成。 材料：β-磷酸三钙浆料由上海组织工程研究与发展中心提供。 方法：应用CAD软件设计具有圆柱形内腔的组合式负型,将负型三维CAD数据进行快速成形前处理后导入到FDM成形机加工,获得负型的实物模型。负型组装后,充填β-磷酸三钙浆料,经冷冻、干燥及高温焙烧制备最终的生物陶瓷支架。 主要观察指标：①应用X射线衍射技术进行物相分析。②扫描电镜观察不同浓度浆料和不同预冻温度制备支架截面的微观形貌。③计算不同浓度浆料和不同预冻温度制备支架的孔隙率。 结果：①X射线衍射曲线显示制备β-磷酸三钙支架与标准β-磷酸三钙的特征衍射峰位置基本一致。②扫描电镜显示支架内部的孔隙分布沿径向呈梯度结构,边缘地带孔径为10~30 μm,内部孔径为100~300 μm。③浆料质量浓度低,支架孔隙小、分布均匀、孔隙率高;预冻温度低,支架孔隙小。 结论：通过冷冻干燥技术结合快速成形技术可以得到具备精确外形和良好孔隙结构的骨支架。     

卵巢切除小鼠骨折早期愈合延迟机制的初步探讨

目的观察卵巢切除小鼠的骨折早期愈合情况,并探讨其可能的机制。方法 40只6周龄雌性C57BL/6小鼠随机分为卵巢切除组(OVX组)和假手术组,每组20只。于OVX组小鼠卵巢切除术后4周,两组分别建立右侧股骨骨折模型。建模后2周,X线摄片观察骨折愈合情况;M icro-CT测定骨痂体积和骨密度,观察血管灌注后骨折部位血管化情况并测定血管体积和血管体积分数;制作骨组织标本,HE染色光学显微镜观察骨折愈合进程,免疫组织化学染色观察骨痂组织血管内皮生长因子(VEGF)蛋白表达。结果 X线片观察和骨折标本组织学检查显示:OVX组小鼠早期骨折愈合明显较假手术组延迟。M icro-CT检测结果显示:与假手术组比较,OVX组骨痂体积较小,骨密度较低,血管灌注后骨折部位新生血管少且血管体积和血管体积分数较小,且差异均有统计学意义(P<0.05)。免疫组织化学染色观察发现OVX组骨痂组织中VEGF表达明显少于假手术组。结论卵巢切除后股骨骨折小鼠的骨折早期愈合明显延迟,可能与骨痂组织新生血管减少有关。     

3D打印聚醚醚酮及其复合材料修复骨缺损的应用现况

文题释义： 聚醚醚酮：是一种全芳香族半结晶性的热塑性特种工程塑料,具有优异的物理、化学、力学、热等性能。目前聚醚醚酮作为一种生物材料,相比于传统硬组织植入金属材料(不锈钢、钛及其合金等),具有良好的生物相容性、放射线透过性、植入人体后可有效降低“应力屏蔽效应”,以及磁共振扫描不产生伪影等特点,越来越多地被应用于骨科植入物和假体。 骨缺损修复：将设计制备的骨科植入物或假体植入因创伤或手术所致的骨缺损区域,经治疗后逐渐改善该区域的成骨连接状态,缓解愈合及恢复局部的功能。 背景：聚醚醚酮及其复合材料具有一系列独特的性能,而3D打印技术可以针对患者的病情定制个性化植入物,两者在骨缺损修复领域均具有明显优势。 目的：总结聚醚醚酮及其复合材料与3D 打印技术在骨缺损修复领域的应用现状,并进一步展望两者有效结合的应用前景。 方法：利用计算机检索CNKI、PubMed,Web of Science数据库,中文检索词为“聚醚醚酮,聚醚醚酮复合材料,骨缺损修复,聚醚醚酮植入物,聚醚醚酮3D打印,口腔修复”。英文检索词为“PEEK,PEEK composites,bone defect repair,PEEK implants,PEEK 3D printing,prosthodontics”。检索时限为1995年4月至2019年4月。共检索到147篇文章,根据纳入与排除标准,最终纳入51篇文献进行综述。 结果与结论：①将具有生物活性的材料及改善力学性能的颗粒或纤维引入到聚醚醚酮基体中制备成复合材料,借助3D打印技术精准定制出与患者骨缺损处高度匹配的植入物;②这种具有良好生物相容性、生物活性和力学性能的植入物在颅骨、颌骨、脊椎腰椎、人工关节以及口腔缺损修复中具有良好的治疗效果,提高了治疗后患者的满意度;③文章总结了3D打印聚醚醚酮及其复合材料在各类骨缺损修复中的应用,并对联合3D打印技术制备个性化聚醚醚酮植入物或假体的应用前景表达了自己的看法。 ORCID: 0000-0001-7850-2412(林柳兰) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

基于快速成形和冷冻干燥技术制备β-磷酸三钙骨组织工程支架

背景:利用先进的制造技术和各种生物材料可构造具有良好生物相容性、可降解性与一定外形及具有合理三维内部结构的支架,这种崭新的医学与工程技术相结合的方法,越来越多地应用到大段骨缺损研究中.目的:应用快速成形技术和冷冻干燥工艺制备多孔β-磷酸三钙,评价其结构性能并分析结构影响因素.设计、时间及地点:对比观察实验,于2008-05/08 在上海大学快速制造中心实验室完成.材料:β-磷酸三钙浆料由上海组织工程研究与发展中心提供.方法:应用CAD软件设计具有圆柱形内腔的组合式负型,将负型三维CAD数据进行快速成形前处理后导入到FDM成形机加工,获得负型的实物模型.负型组装后,充填β-磷酸三钙浆料,经冷冻、干燥及高温焙烧制备最终的生物陶瓷支架.主要观察指标:①应片X射线衍射技术进行物相分析.②扫描电镜观察不同浓度浆料和不同预冻温度制备支架截面的微观形貌.③计算不同浓度浆料和不同预冻温度制备支架的孔隙率.结果:①X射线衍射曲线显示制备β-磷酸三钙支架与标准β-磷酸三钙的特征衍射峰位置基本一致.②扫描电镜显示支架内部的孔隙分布沿径向呈梯度结构,边缘地带孔径为10～30 μm,内部孔径为100～300 μ m.③浆料质量浓度低,支架孔隙小、分布均匀、孔隙率高;预冻温度低,支架孔隙小.结论:通过冷冻干燥技术结合快速成形技术可以得到具备精确外形和良好孔隙结构的骨支架.