摘要
为解决传统3D打印支架在复杂骨缺损修复中贴合度不足、植入困难及智能响应功能缺乏等问题,本研究基于形状记忆聚合物聚D,L-乳酸-共-三亚甲基碳酸酯[P(DLLA-TMC)]、成骨活性陶瓷β-磷酸三钙(β-TCP)及光热活性材料聚多巴胺(PDA),构建兼具光热触发与生物相容性的4D打印复合支架,实现近红外光照下的可控形状恢复与表面性能优化。
采用声共振无溶剂混合技术(RAM)制备P(DLLA-TMC)/β-TCP(PT)、P(DLLA-TMC)/PDA(PP)及P(DLLA-TMC)/β-TCP/PDA(PTP)复合粉末,挤出1.75 mm线材并通过熔融沉积成型(FDM)打印获得支架。系统表征支架结构及光热响应、形状记忆、力学、生物相容性和成骨性能。
FDM成功制备结构完整、层间结合良好的复合支架,RAM实现β-TCP与PDA的均匀分散。掺杂1 wt% PDA后,支架在近红外照射下快速升温并实现>97%形变恢复率。PDA显著改善亲水性(水接触角由78.32°降至49.0°),并促进细胞黏附与铺展。PT与PTP组在ALP及茜素红染色中表现出更高成骨活性,体内实验亦证实β-TCP与PDA的协同促进新骨形成。
成功构建具光热响应与形状记忆功能的P(DLLA-TMC)/β-TCP/PDA复合支架。PDA兼具光热触发与表面改性双重作用,β-TCP与PDA协同显著促进成骨,为智能化4D打印骨修复支架提供新思路。
