Mentre biomateriali metallici sono stati ampiamente utilizzati come protesi portanti e dispositivi di fissaggio interni a causa della loro ottima resistenza meccanica e la resistenza, 1-3 coinvolgono due sfide cruciali: 1) non corrispondente meccanico perché i metalli sono molto più rigido rispetto ai tessuti biologici, provocando danni indesiderati ai tessuti circostanti e 2) bassa bioattività che spesso si traduce in scarsa interfaccia con i tessuti biologici, spesso provocando reazioni da corpo estraneo (ad esempio, infiammazione o trombosi). 4-6 ponteggi metallici porosi sono state proposte per promuovere la crescita ossea nelle strutture, migliorando . contatto osso-impianto, mentre gli effetti dello scudo di stress vengono soppressi a causa della loro rigidità ridotta 7-9 Inoltre, varie modifiche di superficie sono stati applicati per migliorare le attività biologiche di impianti metallici; tali modifiche comprendono il rivestimento della superficie metallica con molecole bioattive (ad esempio, la crescita factori) o farmaci (ad esempio, vancomicina, tetracicline). 10-12 Tuttavia, problemi come la riduzione delle proprietà meccaniche dei ponteggi metallici porosi, diminuito la rigidità e il rilascio veloce degli strati di rivestimento bioattivi restano irrisolti. 13-16
In particolare, titanio (Ti) e leghe di Ti sono uno dei più diffusi sistemi Biometal causa delle loro eccellenti proprietà meccaniche, stabilità chimica e buona biocompatibilità. 13,17-19 loro applicazioni a forma di schiuma hanno attirato un crescente interesse perché il 3D reti porosi promuovere crescita ossea in aggiunta alle proprietà meccaniche simile all'osso. 20-22 sforzi sono stati fatti per migliorare le proprietà meccaniche sviluppando nuove tecniche di produzione inclusi replica di spugna polimerica, sinterizzazione di particelle metalliche, prototipazione rapida metodo (RP), e Metodo titolare spazio per controllare le varie caratteristiche dei pori (ad esempio, la frazione dei pori,forma, dimensione, di distribuzione, e la connettività) e proprietà dei materiali (ad esempio, di fase metallici e impurità). 23-25 Recentemente, il casting congelamento dei a base di acqua metallo liquami ha guadagnato una notevole attenzione per la produzione di forme avanzate meccanicamente TI con pori ben allineati strutture, utilizzando la unidirezionale ghiaccio crescita dei dendriti durante la solidificazione; tuttavia, la contaminazione di ossigeno causata dal contatto di polveri di metallo con l'acqua richiede una particolare attenzione per ridurre al minimo la fragilità di ponteggi Ti. 14,15
Pertanto, abbiamo sviluppato un nuovo approccio verso la fabbricazione di impalcature Ti porosi bioattive e meccanicamente accordabili. 25 Le impalcature hanno inizialmente strutture porose con una porosità superiore al 50%. Gli scaffold porosi fabbricati sono stati rivestiti con molecole bioattive e poi compressi utilizzando una pressa meccanica in cui la porosità finale, proprietà meccaniche e comportamenti rilascio del farmaco erano controllati dal appliceppo ed. Gli impianti addensate Ti porosi hanno dimostrato bassa porosità con buona resistenza nonostante la bassa rigidità paragonabile a quella dell'osso (3-20 GPa). 2 A causa dello strato di rivestimento, la bioattività del addensato porosa Ti è significativamente migliorata. Inoltre, a causa delle particolari strutture a pori piane indotte dal processo di densificazione, le molecole bioattive rivestiti sono stati osservati essere gradualmente rilasciato dal ponteggio, mantenendo la loro efficacia per un periodo prolungato.
In questo studio, abbiamo introdotto il nostro metodo stabilito per fabbricare densificati scaffold Ti porosi per uso potenziale in applicazioni biomediche. Il protocollo include colata congelamento dinamico con fanghi metallo e densificazione di scaffold porosi. In primo luogo, per fabbricare scaffold porosi TI con buona duttilità è stato introdotto il metodo freeze fusione dinamica come mostrato nella Figura 1A. Polvere ti è stata dispersa in camphene liquido; quindi, diminuendo la temperatura,la fase liquida è solidificato, causando la separazione di fase tra la rete polvere Ti e cristalli canfene solidi. Successivamente, il corpo verde solidificato Ti-canfene stato sinterizzato in cui le polveri di Ti sono stati condensati con continue puntoni Ti, e la fase canfene stato completamente rimosso per ottenere una struttura porosa. Il rivestimento e processo densificazione con scaffold porosi ottenuti è stato impiegato, variando il grado di addensamento e porosità iniziale. Lo strato di rivestimento ed il suo comportamento rilascio sono stati visualizzati e quantificati tramite la proteina fluorescente verde (GFP) Rivestiti poroso Ti con e senza densificazione rispetto alla GFP rivestite denso Ti. Infine, impalcature Ti funzionalmente graduati che hanno due diverse strutture porose sono stati proposti e dimostrate variando il grado di addensamento delle parti interne ed esterne dei scaffold porosi.