对制备3D打印纳米羟基磷灰石与丝蛋白复合骨组织工程支架的性能测试

摘要

目的 通过制备人造骨支架，模拟天然骨组织的功能，为损伤骨组织修复提供参考。方法 采用挤出式3D打印和冷冻成型工艺制备纯丝蛋白（SF）支架和纳米羟基磷灰石/丝蛋白（n HAp/SF）复合支架，并对墨水的流变性能、打印工艺参数、支架的微观形貌、分子结构和力学性能测试。结果 纯SF和n HAp/SF混合墨水的粘度-剪切速率关系即粘度随着剪切速率的增加而下降。冷冻成型的纯丝蛋白3D支架，每根圆形样条中包含疏松多孔的结构；n HAp/SF复合3D支架表面为褶皱结构和不均匀孔洞，截面形貌相对致密。上述二者在酰胺Ⅰ区、酰胺Ⅱ区、酰胺Ⅲ区出现了中心位于1 624 cm^-1、1 526 cm^-1、1 233 cm^-1的吸收峰，对应于β-折叠为主的构象结构。n HAp/SF复合支架羟基磷灰石的特征峰不明显，仅在2θ=30?略高。纯丝蛋白3D支架的压缩模量为（331±164） k Pa，压缩强度为（160±90） k Pa。n HAp/SF复合3D支架的压缩模量是（118±66） k Pa，压缩强度（120±20） k Pa，比纯丝蛋白3D支架的模量和强度明显更低。结论 n HAp/SF混合墨水在低剪切速率条件下比纯丝蛋白墨水粘度更高，剪切变稀效应更显著；n HAp/SF复合支架压缩模量比纯丝蛋白支架低，其力学性能需要通过调控墨水组成和打印工艺进一步优化。

关键词

羟基磷灰石 / 丝蛋白 / 骨组织工程 / 3D打印