A simple method for fabricating polymer/ceramic functionally graded material scaffold

材料科学 生物相容性 陶瓷 脚手架 聚乳酸 聚合物 复合数 制作 复合材料 固化(化学) 生物医学工程 医学 替代医学 病理 冶金
作者
Fei Liu,Yiru Wang,Jian Cao,Junjie Chen,Tao Luo,Chen Zhou,Yichuan Tang,Haiqiong Xie
出处
期刊:Ceramics International [Elsevier BV]
卷期号:50 (9): 14497-14512 被引量:4
标识
DOI:10.1016/j.ceramint.2024.01.362
摘要

Functional graded materials (FGMs) such as polymer/ceramic composite have emerged as a prospective candidate for orthopedic implants, as they enable the incorporation of diverse material properties with mechanical biomimetic and biocompatibility of bone scaffolds. This study presents a novel approach for fabricating FGM scaffolds using a simplified additive manufacturing and impregnation-curing process, aiming to develop hydrophilic scaffolds with excellent mechanical properties. The graded composition of the scaffold was confirmed through micro-CT and SEM, with hydroxyapatite (HA) particles embedded on the surface of Polylactic-acid (PLA) scaffold. The outermost layer exhibited a uniform distribution of HA with rough morphology, enhancing the hydrophilicity by 20 %. While the internal graded pure PLA core contributed to excellent mechanical strength. By adopting a programmable triply periodic minimal surfaces (TPMS) approach, the relative density of the PLA core has been adjusted to tailor scaffold's mechanical properties. This innovative fabrication method opens avenues for polymer/ceramic composite development in orthopedic implants to enhance long-term stability and biocompatibility.
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