3D打印技術(shù)在生物材料中的應(yīng)用課件

1、3D打印技術(shù)在生物材料中的應(yīng)用,三維打印技術(shù)在生物材料中的應(yīng)用,主講人：張猛,3D打印技術(shù)在生物材料中的應(yīng)用,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, 6035560371,3D打印技術(shù)在生物材料中的應(yīng)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(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.,3D打印技術(shù)在生物材料中的應(yīng)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(shù)在生物材料中的應(yīng)用,熔融沉積制造,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，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 ；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。,3D打印技術(shù)在生物材料中的應(yīng)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(shù)在生物材料中的應(yīng)用,Ning Xu. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 14952-14963.,體外實(shí)驗(yàn),3D打印技術(shù)在生物材料中的應(yīng)用,光固化 Stereolithography(SLA),Melchels FP, Feijen J, Grijpma DW. Biomaterials. 2010;31:612130.,3D打印技術(shù)在生物材料中的應(yīng)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(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

4、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）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(lái)說力學(xué)性能差,3D打印技術(shù)在生物材料中的應(yīng)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(shù)在生物材料中的應(yīng)用,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

5、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 缺點(diǎn)：熱傳導(dǎo)導(dǎo)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(shù)在生物材料中的應(yīng)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(shù)在生物材料中的應(yīng)用,三維打印Three-dimensional printing (3DP),H.W. Kang.Nat. Biotechnol, 34 (2016), pp. 312319,3D打印技術(shù)在生物材料中的應(yīng)用,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； 缺點(diǎn)：分辨率受針頭限制（100m）,3D打印技術(shù)在生物材料中的應(yīng)用,多巴胺修飾的TCP支架光學(xué)照片、SEM及離子釋放,Biomaterials 111 (2016) 138-148,3D打印技術(shù)在生物材料中的應(yīng)用,Biomaterials 111 (2016) 138-148,純支架