摘要:
文題釋義:
應力鬆弛:在總應變不變的條件下,由於黏彈性材料內部的黏性應變分量隨時間不斷增長,使回彈性應變分量隨時間逐漸降低,從而導致變形恢復力隨時間逐漸降低的現象。
蠕變:蠕變實驗方法有很多種類,如透過對材料試件施加恆定的壓力以研究材料壓縮蠕變效能,還可以對材料施加恆定扭力以研究材料的扭轉蠕變效能等。
背景:隨著3D列印技術在組織工程的快速發展,透過3D打印製備出多種支架材料被廣泛用於下頜骨缺損修復,3D列印技術為下頜骨缺損修復帶來了新的可能。
目的:採用低溫3D列印技術構建三維仿生骨支架材料,精確控制支架材料內部結構,並對其進行力學效能分析。
方法:在同等體積下,透過改變列印支架線束與線束的交錯角度,採用低溫3D列印技術分別列印不同角度(30°,45°,90°)的絲素蛋白/Ⅰ型膠原/羥基磷灰石支架與聚己內酯/羥基磷灰石支架(共6組支架)。單軸壓縮力學實驗以0.5%/s的壓縮速率載入6組支架,壓縮至30%的應變,觀察應力隨著應變的變化關係;應力鬆弛實驗以0.5%/s的壓縮速率分別載入至3種列印角度絲素蛋白/Ⅰ型膠原/羥基磷灰石支架10%,20%,30%的應變,鬆弛保持時間3 h,觀察應力隨時間的變化關係;蠕變實驗分別以2.5,3.75,5 kPa的恆定壓力壓縮列印角度為90°的絲素蛋白/Ⅰ型膠原/羥基磷灰石支架,蠕變保持時間3 h,觀察應變隨時間的變化關係。
結果與結論:①單軸壓縮力學實驗:對於絲素蛋白/Ⅰ型膠原/羥基磷灰石支架和聚己內酯/羥基磷灰石支架,相同壓縮應變下列印角度為90°支架的楊氏模量高於列印角度為30°,45°的支架。②應力鬆弛實驗:當保持壓縮速率、壓縮應變及壓縮角度恆定時,絲素蛋白/Ⅰ型膠原/羥基磷灰石支架的應力隨鬆弛時間的延伸先快速降低,然後緩慢降低,隨著鬆弛時間的延長,支架在開始時間段(1 600 s以內)應力下降很快,在後期時間段(3 700 s)應力降低速度減小,最後趨於平緩;當保持壓縮速率、壓縮應變恆定時,相對於列印角度為30°,45°的支架,列印角度為90°絲素蛋白/Ⅰ型膠原/羥基磷灰石支架的應力初值及趨於平穩時的應力值較高;當壓縮速率及壓縮角度恆定時,隨著壓縮應變值增加,絲素蛋白/Ⅰ型膠原/羥基磷灰石支架的應力值增加。③蠕變實驗:隨著蠕變時間的延長,90°的絲素蛋白/Ⅰ型膠原/羥基磷灰石支架的應變增加,在初始階段(500 s內)應變增漲較快,隨後應變緩慢增加最終趨於平緩,2.5 kPa下支架的應變變化範圍為35%到55%,3.75 kPa下支架的應變變化範圍從43%到57%,5 kPa下支架的應變變化範圍從45%到57%。
https://orcid.org/0000-0003-3758-0910 (孟露露) ;https://orcid.org/0000-0002-7288-6686 (高麗蘭)
中國組織工程研究雜誌出版內容重點:生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 奈米材料; 緩釋材料; 材料相容性;組織工程
關鍵詞: 3D列印, 生物支架, 絲素蛋白, Ⅰ型膠原, 羥基磷灰石, 單軸壓縮, 生物力學
引用本文: 孟露露, 劉 浩, 劉 涵, 張 軍, 李瑞欣, 高麗蘭. 基於低溫3D列印絲素蛋白/Ⅰ型膠原/羥基磷灰石支架的力學效能[J]. 中國組織工程研究, 2022, 26(22): 3550-3555.