چکیده
داربستهای استخوانی ساختهشده از جنس روی به روش ذوب گزینشی با لیزر (SLM)، به دلیل خواص زیستتخریبپذیری و زیستسازگاری قابلقبول این فلز، کاندیدایی مناسب برای ترمیم بافت های استخوانی می باشد. با این وجود، به دلیل خواص مکانیکی پایین فلز روی، جهت استفاده از آن در ساخت درونکاشتها، طراحی داربست با استحکام بالا ضروری است. در این پژوهش، ابتدا پارامترهای بهینه، جهت فرایند ذوب گزینشی با لیزر، برای پودر روی خالص به صورت فاکتوریل کامل تعیین شد. سپس، پنج سلول واحد شامل Gyroid، Primitive و I-WP ، Diamond و Fischer Koch S از خانواده TPMS، در سه ضخامت دیواره، جهت طراحی داربست های استخوانی با هدف افزایش خواص مکانیکی استفاده گردید. این سلولها از نظر زیستتخریبپذیری و زیستسازگاری و همچنین خواص مکانیکی شامل استحکام تسلیم فشاری و مدول الاستیک، مورد آزمایش قرار گرفته و مقایسه شدند. در اندازهگیری و مقایسهی نرخ زیست تخریبپذیری سلولهای مذکور، چنین مشاهده شد که نرخ تخریب برای داربست با سلولهای واحد Primitive و I-WP 15/0 میلیمتر درسال بوده که از نرخ تخریب 14/0 میلیمتر در سال، برای داربست با سلول-های واحد Gyroid، Diamond و Fischer Koch S کمی بیشتر میباشد. همچنین، نرخ کاهش وزن تمامی داربستها در بازه 2-4 میلیگرم در روز بوده که دامنه نوسان گسترده ای را نشان نمیدهد. در ادامه برای مقایسه نرخ زیستسازگاری سلولها، داربستها از نقطهنظر کشت سلولی و آزمایش سمیت ارزیابی شدند. بر اساس مقایسه چسبندگی سلول استخوانی به سطح داربست و همچنین آزمایش سمیت ، داربست با سلول واحد Fischer Koch S با ضخامت دیواره 500 میکرومتر، هندسه مناسب برای سلول استخوانی مورد مطالعه انتخاب شد که علت آن، تشکیل مطلوب لایه های سلولی در حفره های طراحی شدهی داربست بود. همچنین، درصد زندهمانی سلول بعد پنج روز انکوبه شدن در بازه 70 تا 110 درصد بوده که بهترین ساختار از این نقطهنظر، داربست با سلول واحد Fischer Koch S میباشد. همچنین تشکیل آپاتیت مشابه استخوان روی سطوح داربست، زیستفعالی داربستهای مورد مطالعه را تایید نمود. با مقایسه خواص مکانیکی سلولهای مورد نظر، سلول های I-WP و Primitive به ترتیب بالاترین MPa 2/1 1/36 و MPa 4/1 5/33 استحکام تسلیم فشاری را نشان دادند. کاهش استحکام تسلیم فشاری برای داربست با دو سلول واحد یاد شده، پس از هشت هفته خوردگی، در محیط زیستفعال کمتر از MPa 3 اندازه گیری شد. با توجه به نتایج حاصل از زیستتخریبپذیری، زیست سازگاری و ارزیابی های مکانیکی، سلول های واحد I-WP و Primitive با ضخامت دیواره 500 میکرومتر، به عنوان گزینه های مناسب برای کاربرد در مهندسی بافت استخوان انتخاب شدند.
کلمات کلیدی: ساخت افزودنی، ذوب گزینشی با لیزر، فلز روی خالص، زیست تخریب پذیر، زیستسازگاری، خوردگی، درون کاشت، داربست استخوانی، مدول الاستیک.