آنیزوتروپی خواص مکانیکی داربست‌های پلی‌لاکتیک اسید تولید شده به روش لایه نشانی مذاب برای مهندسی بافت استخوان

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مواد، دانشکده فنی مهندسی گلپایگان، گلپایگان، ایران

2 دانشگاه فنی مهندسی گلپایگان

چکیده

داربست‌های متخلخل پلیمری زیست تخریب پذیر گزینه‌های مناسبی برای مهندسی بافت می­باشند. در این تحقیق، داربست سه‌بعدی متخلخل پلی لاکتیک اسید (PLA) به روش لایه نشانی مذاب (FDM) با حدود 70 درصد تخلخل تهیه شد. مطالعه فازهای فیلامنت اولیه و داربست پرینت شده توسط آزمون پراش پرتوی ایکس (XRD) نشان می­دهد اختلاف فاز قابل‌توجهی در اثر فرایند ساخت ایجاد نشده و پلیمر خواص فازی خود را حفظ نموده است. نتایج ارزیابی خواص مکانیکی توسط آزمون فشار نشان می‌دهد که خواص مکانیکی داربست در دو جهت موازی و عمود محور Z حین پرینت، متفاوت بوده و خواص مکانیکی داربست ساخته شده دارای خاصیت ناهمسانگردی (آنیزوتروپی) می‌باشد. مطالعه ریزساختاری توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نیز نشان می­دهد مورفولوژی حفرات داربست در دو جهت، متفاوت می‌باشد و این، علت اصلی آنیزوتروپی خواص مکانیکی می­باشد. بنابراین آنیزوتروپی خواص مکانیکی داربست‌های تولید شده به روش FDM را باید حین کاربردهای تحت بار درون تنی مدنظر قرار داد.

کلیدواژه‌ها


[1]   م. خدائی، م. مرآتیان، ا. صوابی و م. ح. فتحی، "اثر دمای تف جوشی بر ویژگی‌های کاشتنی تیتانیومی متخلخل تولید شده به روش فضا نگه‌دارنده جهت استفاده در بازسازی بافت سخت"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال 9، صفحه 9-1، 1394.
 
[2]   ش. اکبری­نیا، س. ع. حسینی و س. خ. صدر­نژاد، "ساخت ایمپلنت حافظه‌دار متخلخل دندان از جنس NiTi به روش متالورژی پودر"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال 8، صفحه 40-29، 1393.
 
[3] C. E. Corcione, F. Gervaso, F. Scalera, S. K. Padmanabhan, M. Madaghiele, F. Montagna, A. Sannino, A. Licciulli & A. Maffezzoli, "Highly loaded hydroxyapatite microsphere/ PLA porous scaffolds obtained by fused deposition modelling, Ceramics International", https://doi.org/10.1016/j.ceramint.07.297, 2018.
 
[4]    W. Lin, H. Shen, G. Xu, L. Zhang, J. Fu & X. Deng, "Single-layer temperature-adjusting transition method to improve the bond strength of 3D-printed PCL/PLA parts", Composites Part A, vol. 115, pp. 22-30, 2018.
 
[5]    K. Kun, "Reconstruction and development of a 3D printer using FDM technology", Procedia Engineering, vol. 149, pp. 203–211, 2016.
 
[6] M. Rinaldi, T. Ghidini, F. Cecchini, A. Brandao & F. Nanni, "Additive layer manufacturing of poly (ether ether ketone) via FDM", Composites Part B , doi: 10.1016/j.compositesb.2018.03.029. 2018.
 
[7]    G. Gomez-Gras, R. Jerez-Mesa, J. A. Travieso-Rodriguez & J. Lluma-Fuentes, "Fatigue performance of fused filament fabrication PLA specimens", Materials & Design, doi:10.1016/j.matdes.2017.11.072, 2017.
 
[8]    H. Wang, W. Zhi, X. Lu, X. Li, K. Duan, R. Duan, Y. Mu & J. Weng, "Comparative studies on ectopic bone formation in porous HA scaffolds with complementary pore structures", Acta Biomaterialia, doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.actbio.2013.05.026.2013,
 
[9]    S. Mohammadian-Gezaz, I. Ghasemi & A. R. Oromiehie, "Crystallization Behavior of PA6 in ABS/PA6 Blends Prepared by In Situ Polymerization and Compatibilization Method", Iranian Journal of PolymerScience and Technology, vol.  22, pp.469-482, 2010.
 
[10] S. K. Bhatia, "Biomaterials for Clinical Applications, Springer New York Dordrecht Heidelberg London", doi: 10.1007/978-1-4419-6920-0.
 
[11]             F.  Tencer & K.  D. Johnson, "Biomechanics in orthopedics: bone fracture and fixation", pp. 31-37,London: Martin Dunitz. 1994.
 
[12]             J.  Wieding,  A. Wolf & R. Bader, "Numerical Optimization of Open-Porous Bone Scaffold Structures to Match the Elastic Properties of Human Cortical Bone", Journal of Mechanical Behavior of Biomedical Material, vol. 37, pp. 56-68, 2014.
 
[13]             X. G. Zhao, K. J. Hwang, D. Lee, T. Kim & N. Kim, "Enhanced mechanical properties of self-polymerized polydopamine-coated recycled PLA filament used in 3D printing", Applied Surface Science, vol. 441, pp. 381-387, 2018.