3D打印的HA/β-TCP支架：从宏观到微观的分析以及成分比例对性能影响的生物学验证研究

《ACS Applied Bio Materials》：3D Printed HA/β-TCP Scaffold: A Macroscopic Microscopic Analysis and Biological Validation Study of the Effect of the Component Ratio on Performance

羟基磷灰石/β-三钙磷酸盐复合 scaffold 材料通过分子动力学模拟和实验分析，揭示了不同配比对 slurry 稳态、界面结合能及机械性能的影响机制，发现材料成分比例通过调控孔隙结构、界面结合能协同决定 scaffold 的力学性能，体外实验证实含 β-TCP 的 scaffold 在骨组织形成中表现更优。

　　

材料的组分比例是决定三维（3D）打印支架质量的关键因素。本研究旨在探讨以聚（乙烯醇）（PVA）为粘合剂的羟基磷灰石（HA）/β-三钙磷酸盐（β-TCP）支架材料的基本性能。通过分子动力学模拟（MD）研究了这些材料的界面结合能、结合行为和力学特性，发现官能团的类型以及元素的摩尔占比会影响材料的界面结合行为。此外，还分析了不同HA/β-TCP组分比例下浆料的性质和支架的结构特征。通过研究材料的Zeta电位、固含量和界面结合能，解释了浆料剪切稀化能力的变化。材料的基本性质并非决定支架力学性能的唯一因素；孔隙结构、结合特性以及材料的界面结合能共同决定了支架的力学性能。这些分析从微观和宏观两个角度阐明了组分比例对支架的影响。最后，通过体外模拟实验验证了该材料的生物学特性，结果表明含有β-TCP的支架在支持骨组织形成方面表现出相对更好的性能。本研究为3D打印应用中材料组合的选择和优化提供了理论基础。