3D打印技术在生物材料中的应用课件

1、3D打印技术在生物材料中的应用,三维打印技术在生物材料中的应用,主讲人：张猛,3D打印技术在生物材料中的应用,三维打印技术是一种计算机辅助设计的固体分层制造快速成型技术,RSC Adv., 2016, 6, 6035560371,3D打印技术在生物材料中的应用,三维打印分类,1.熔融沉积制造 2.光固化 3.选择性激光烧结/熔融 4.喷墨打印机三维打印,Chia H N, Wu B M. Journal of biological engineering, 2015, 9(1): 1.,3D打印技术在生物材料中的应用,熔融沉积制造Fused deposition modeling(FDM),v

2、an Noort R. Dent, 1995, 74: 341-4.,3D打印技术在生物材料中的应用,熔融沉积制造,概念：将熔化的热塑性材料通过两个喷头沉积出特定的图案 的制造工艺。 流程:热塑性材料加热熔融-通过喷头挤出-计算机控制二维平面运动得到图案-支撑材料填充孔隙-平台下降进行下一层打印-得到三维立体材料 优点：高孔隙率，力学性能好 缺点：热塑性材料粘性、导热性、流变性要求高 ；高的挤出温度限制了材料与活细胞及温度敏感的生物制剂的结合。,3D打印技术在生物材料中的应用,Ning Xu. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 14952-14963.,

3、熔融沉积法制备3D人造骨,制备流程及表征,所用粉体：PCL/HA,3D打印技术在生物材料中的应用,Ning Xu. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 14952-14963.,体外实验,3D打印技术在生物材料中的应用,光固化 Stereolithography(SLA),Melchels FP, Feijen J, Grijpma DW. Biomaterials. 2010;31:612130.,3D打印技术在生物材料中的应用,光固化,概念：利用激光使光敏树脂分层聚合的制造工艺 流程：腔槽内装载液态光敏树脂计算机控制激光扫描进行光聚合固化的树脂沉积在平

4、台上平台下降进行下一层的扫描得到三维立体材料 材料要求：光聚合；需要光引发剂和自由基辅助光聚合 优点：易去除未固化的树脂；分辨率高（1.2m）由激光光斑直径控制 缺点：缺乏生物相容性良好的树脂；对于硬组织来说力学性能差,3D打印技术在生物材料中的应用,3D Bioprinting a Cell-Laden Bone Matrix for Breast Cancer Metastasis Study,Zhou X, et al. ACS Applied Materials 7:1398406,3D打印技术在生物材料中的应用,选择性激光烧结,概念：高功率激光融合小颗粒粉体材料的固体快速成型技术 流

5、程：粉末与粘结剂结合形成前驱体在平台表面铺上一层前驱体计算机控制高功率激光扫描烧结完成再铺上下一层前驱体得到三维立体材料 优点：不需要支撑材料；不需要有机溶剂；不同层间组分可调；高强度 缺点：热传导导致边缘融合降低分辨率； 孔隙大小受粒子尺寸限制,3D打印技术在生物材料中的应用,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打印技术在生物材料中的应用,三维打印Three-dimensional printing (3DP),H.W. Kang.Nat. Biotechnol, 34 (2016), pp. 312319,3D打印技术在生物材料中的应用,喷墨打印机三维打印,概念：利用粘结剂使粉末浆料喷射或挤出的固体快速成型技术 流程：金属或生物陶瓷粉体与粘结剂结合形成前驱体计算机控制打印机针头挤出浆料进行第一层打印打印机悬臂升高一定距离进行下一层打印 优点：每一层的组分任意可变；室温下制备； 缺点：分辨率受针头限制（100m）,3D打印技术在生物材料中的应用,多巴胺修饰的TCP支架光学照片、SEM及离子释放,Biomaterials 111 (2016) 138-148,3D打印技术在生物材料中的应用,Biomaterials 111 (2016) 138-148,纯支架