3D打印技術在生物材料中的應用課件

1、3D打印技術在生物材料中的應用,三維打印技術在生物材料中的應用,主講人：張猛,3D打印技術在生物材料中的應用,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, 6035560371,3D打印技術在生物材料中的應用,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.,3D打印技術在生物材料中的應用,熔融沉積制造Fused deposition modeling(FDM),v

2、an Noort R. Dent, 1995, 74: 341-4.,3D打印技術在生物材料中的應用,熔融沉積制造,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，力學性能好 缺點：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。,3D打印技術在生物材料中的應用,Ning Xu. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 14952-14963.,

3、熔融沉積法制備3D人造骨,制備流程及表征,所用粉體：PCL/HA,3D打印技術在生物材料中的應用,Ning Xu. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 14952-14963.,體外實驗,3D打印技術在生物材料中的應用,光固化 Stereolithography(SLA),Melchels FP, Feijen J, Grijpma DW. Biomaterials. 2010;31:612130.,3D打印技術在生物材料中的應用,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

4、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）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,3D打印技術在生物材料中的應用,3D Bioprinting a Cell-Laden Bone Matrix for Breast Cancer Metastasis Study,Zhou X, et al. ACS Applied Materials 7:1398406,3D打印技術在生物材料中的應用,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

5、程：粉末與粘結劑結合形成前驅體在平臺表面鋪上一層前驅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；高強度 缺點：熱傳導導致邊緣融合降低分辨率； 孔隙大小受粒子尺寸限制,3D打印技術在生物材料中的應用,Peng W, et al. Biomedical engineering online, 2016, 15(1): 85.,A multi-rooted dental implant,Result of torque test for the RBM implant and MRI,Titanium alloy en

6、ables osseointegration of porous multirooted implants,3D打印技術在生物材料中的應用,三維打印Three-dimensional printing (3DP),H.W. Kang.Nat. Biotechnol, 34 (2016), pp. 312319,3D打印技術在生物材料中的應用,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； 缺點：分辨率受針頭限制（100m）,3D打印技術在生物材料中的應用,多巴胺修飾的TCP支架光學照片、SEM及離子釋放,Biomaterials 111 (2016) 138-148,3D打印技術在生物材料中的應用,Biomaterials 111 (2016) 138-148,純支架