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Promotion of Osseointegration between Implant and Bone Interface by Titanium Alloy Porous Scaffolds Prepared by 3D Printing

骨整合 材料科学 多孔性 脚手架 植入 3D打印 钛合金 合金 骨生长 偷看 生物材料 生物医学工程 复合材料 冶金 纳米技术 聚合物 医学 外科 内科学
作者
Yuhao Zheng,Qing Han,Jincheng Wang,Dongdong Li,Zhiming Song,Jihong Yu
出处
期刊:ACS Biomaterials Science & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:6 (9): 5181-5190 被引量:71
标识
DOI:10.1021/acsbiomaterials.0c00662
摘要

Titanium alloy prostheses have been widely used for the treatment of orthopedic diseases, in which the interconnected porosity and appropriate pore size are crucial for the osseointegration capacity. Three-dimensional (3D) printing technology provides an efficient method to construct prosthesis scaffolds with controllable internal and surface structure, but printing high-porosity (>60%) scaffolds with pore diameters below 300 μm as implants structures has not yet been studied. In this work, four types of titanium alloy scaffolds with interconnected porosity more than 70% were successfully prepared by selective laser melting (SLM). The actual mean pore sizes of cylindrical scaffolds are 542, 366, 202, and 134 μm. Through the in vitro characterization of the scaffolds, in vivo experiments, and mechanical experiments, it is concluded that as the scaffold pore diameter decreases, the titanium alloy scaffold with diameter of 202 μm has the strongest osseointegration ability and is also the most stable one with the surrounding bone. These findings provide a reference for the clinical pore-size design of porous scaffolds with optimal bone growth stability on the surface of the titanium alloy implant.
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