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增材制造聚醚醚酮/羟基磷灰石多孔植入物骨整合的力学机制
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作者 孙畅宁 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期29-29,共1页
目的增材制造聚醚醚酮(PEEK)/羟基磷灰石(HA)复合材料多孔结构有望使PEEK基骨植入物获得长期稳定的骨整合。然而,在PEEK复合材料中,多孔结构设计对早期和远期骨整合的影响规律尚不清楚。亟需厘清复合材料组分、多孔结构设计和植入物力... 目的增材制造聚醚醚酮(PEEK)/羟基磷灰石(HA)复合材料多孔结构有望使PEEK基骨植入物获得长期稳定的骨整合。然而,在PEEK复合材料中,多孔结构设计对早期和远期骨整合的影响规律尚不清楚。亟需厘清复合材料组分、多孔结构设计和植入物力学环境对骨整合的影响规律,为PEEK复合材料骨植入物的材料和结构设计提供支撑。方法在细胞试验方面,研究了复合材料中HA含量对成骨细胞行为的影响,并探究了其信号通路;在动物实验方面,使用3D打印方法制备了材料组分0~40 wt%HA/PEEK、孔隙尺寸0.2~1.4 mm及3种孔型的支架,通过兔股骨髁动物实验模型研究支架在植入后4~12周的骨整合情况;在生物力学分析方面,通过数值模拟结合实验研究了不同支架的渗透性、力学性能和支架-骨应力传导。结果PEEK/HA复合材料通过释放钙离子激活FAK及其下游蛋白通路,对成骨细胞的增殖、铺展和贴附有促进作用。HA含量对支架的骨整合起到积极作用,40 wt%HA/PEEK复合材料支架的骨整合接近于钛合金支架。结构渗透性对支架早期骨整合有主导性作用,而支架内的远期骨整合主要受支架-骨应力传导效应的调控。结论本文系统地研究了材料、结构和力学环境对PEEK/HA支架骨整合的协同作用机制,为PEEK基复合材料骨植入物的设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 骨植入物 动物实验模型 骨整合 增材制造 成骨细胞 羟基磷灰石 生物力学分析 聚醚醚酮
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