جستجو در:
دوره 23، شماره 1 - ( دی 1401 )
جلد 23 شماره 1 صفحات 9-1 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Najafi A, Zolfaghari A. Fabrication of bone scaffolds by additive manufacturing of fused deposition modeling (FDM) and investigation of their mechanical properties. Modares Mechanical Engineering 2022; 23 (1) :1-9
URL: http://mme.modares.ac.ir/article-15-63036-fa.html
URL: http://mme.modares.ac.ir/article-15-63036-fa.html
نجفی عاطف، ذوالفقاری عباس. ساخت داربست های استخوانی با روش ساخت افزایشی ریزش مذاب و بررسی خواص مکانیکی آنها. مهندسی مکانیک مدرس. 1401; 23 (1) :1-9
عاطف نجفی1 
، عباس ذوالفقاری* 
2
، عباس ذوالفقاری* 2
1- دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل
2- استادیار گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل ، zolfaghari@nit.ac.ir
2- استادیار گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل ، zolfaghari@nit.ac.ir
چکیده: (998 مشاهده)
بهره گیری از تکنیکهای ساخت افزایشی در علم پزشکی موجب تحولی عظیم در این زمینه و به خصوص در حیطه مهندسی بافت استخوان شده است. یکی از این تکنیکها، فرآیند ساخت افزایشی ریزش مذاب می باشد که برای ساخت داربستهای استخوانی استفاده میگردد. از دیدگاه مهندسی بافت استخوان، داربستهای استخوانی باید علاوه بر ویژگیهای مورد نیاز بیولوژیکی، دارای خواص مکانیکی قابل قبولی نیز باشند. در این پژوهش ابتدا پارامترهای چاپ شامل ارتفاع لایه، سرعت چاپ و تعداد فیلامنت در هر ردیف تعیین شد. داربستهای استخوانی با 2 ماده مختلف پلی لاکتیک اسید (PLA) و پلی کاپرولاکتون (PCL) ساخته شد و تحت آزمونهای فشاری قرار گرفتند. نتایج تحلیل شده شامل مدول الاستیک و تنش تسلیم با نرم افزار Design Expert نشان دهنده ی آن بود که افزایش ارتفاع لایه موجب کاهش خواص مکانیکی و افزایش تعداد فیلامنت در هر ردیف باعث افزایش خواص مکانیکی داربست ساخته شده میگردد. به عنوان مثال برای داربستهای ساخته شده از جنس PLA، حداکثر مدول الاستیک متعلق به داربست 12 فیلامنتی با ارتفاع لایه 1/0 میباشد که مقدار آن برابر با 319 مگاپاسکال بوده و حداقل مدول الاستیک متعلق به داربست 8 فیلامنتی با ارتفاع لایه 3/0 میباشد که مقدار آن برابر با 143 مگاپاسکال است. سرعت چاپ برای داربستهای ساخته شده از جنس PLA، تاثیرقابل توجهی بر مدول الاستیک و تنش تسلیم نداشته ولی برای داربستهای ساخته شده از جنس PCL، افزایش سرعت چاپ موجب کاهش مدول الاستیک میشود ولی اثر قابل توجهی بر تنش تسلیم ندارد.
نوع مقاله: پژوهشی اصیل |
موضوع مقاله:
ساخت افزودنی
دریافت: 1401/4/29 | پذیرش: 1401/8/9 | انتشار: 1401/10/10
دریافت: 1401/4/29 | پذیرش: 1401/8/9 | انتشار: 1401/10/10
فهرست منابع
1. [1] J.-P. Kruth, Material incress manufacturing by rapid prototyping techniques, CIRP annals, Vol. 40, No. 2, pp. 603-614, 1991. [DOI:10.1016/S0007-8506(07)61136-6]
2. [2] T. B. Heller, R. M. Hill, A. F. Saggal, Apparatus for forming a solid three-dimensional article from a liquid medium, Google Patents, 1991.
3. [3] E. Malone, H. Lipson, Fab@ Home: the personal desktop fabricator kit, Rapid Prototyping Journal, 2007. [DOI:10.1108/13552540710776197]
4. [4] C. W. Hull, Apparatus for production of three-dimensional objects by stereolithography, United States Patent, Appl., No. 638905, Filed, 1984.
5. [5] M. Nakamura, S. Iwanaga, C. Henmi, K. Arai, Y. Nishiyama, Biomatrices and biomaterials for future developments of bioprinting and biofabrication, Biofabrication, Vol. 2, No. 1, pp. 014110, 2010. [DOI:10.1088/1758-5082/2/1/014110]
6. [6] R. Bracci, E. Maccaroni, S. Cascinu, Bioresorbable airway splint created with a three-dimensional printer, New England Journal of Medicine, Vol. 368, No. 21, pp. 2043-5, 2013. [DOI:10.1056/NEJMc1206319]
7. [7] T. Adachi, Y. Osako, M. Tanaka, M. Hojo, S. J. Hollister, Framework for optimal design of porous scaffold microstructure by computational simulation of bone regeneration, Biomaterials, Vol. 27, No. 21, pp. 3964-3972, 2006. [DOI:10.1016/j.biomaterials.2006.02.039]
8. [8] B. Sepehri, A. Asadi, Analysis of Fracture Modes in Cortical bone Using Optimized Arcan's Device, Modares Mechanical Engineering, Vol. 15, No. 4, 2015.
9. [9] Q. Fu, E. Saiz, M. N. Rahaman, A. P. Tomsia, Bioactive glass scaffolds for bone tissue engineering: state of the art and future perspectives, Materials Science and Engineering: C, Vol. 31, No. 7, pp. 1245-1256, 2011. [DOI:10.1016/j.msec.2011.04.022]
10. [10] P. V. Giannoudis, H. Dinopoulos, E. Tsiridis, Bone substitutes: an update, Injury, Vol. 36, No. 3, pp. S20-S27, 2005. [DOI:10.1016/j.injury.2005.07.029]
11. [11] R. P. Sari, S. A. Sudjarwo, R. P. Rahayu, W. Prananingrum, S. Revianti, H. Kurniawan, A. F. Bachmid, The effects of Anadara granosa shell-Stichopus hermanni on bFGF expressions and blood vessel counts in the bone defect healing process of Wistar rats, Dental Journal (Majalah Kedokteran Gigi), Vol. 50, No. 4, pp. 194-198, 2017. [DOI:10.20473/j.djmkg.v50.i4.p194-198]
12. [12] S. Naghieh, M. K. Ravari, M. Badrossamay, E. Foroozmehr, M. Kadkhodaei, Finite element analysis for predicting the mechanical properties of bone scaffolds fabricated by fused deposition modeling (FDM), in Proceeding of, 450-454.
13. [13] ایمانی, س. میثاق, ربیعی, س. محمود, م. گودرزی, علی, دردل, بررسی رفتار مکانیکی داربست های متخلخل بکار رفته در مهندسی بافت استخوان با استفاده از مدل سازی میکرومکانیکی, مهندسی مکانیک مدرس, Vol. 17, No. 9, pp. 397-408, 2017.
14. [14] S. C. Cox, J. A. Thornby, G. J. Gibbons, M. A. Williams, K. K. Mallick, 3D printing of porous hydroxyapatite scaffolds intended for use in bone tissue engineering applications, Materials Science and Engineering: C, Vol. 47, pp. 237-247, 2015. [DOI:10.1016/j.msec.2014.11.024]
15. [15] V. Mironov, T. Boland, T. Trusk, G. Forgacs, R. R. Markwald, Organ printing: computer-aided jet-based 3D tissue engineering, TRENDS in Biotechnology, Vol. 21, No. 4, pp. 157-161, 2003. [DOI:10.1016/S0167-7799(03)00033-7]
16. [16] D. W. Hutmacher, M. Sittinger, M. V. Risbud, Scaffold-based tissue engineering: rationale for computer-aided design and solid free-form fabrication systems, TRENDS in Biotechnology, Vol. 22, No. 7, pp. 354-362, 2004. [DOI:10.1016/j.tibtech.2004.05.005]
17. [17] C. Dong, Y. Lv, Application of collagen scaffold in tissue engineering: recent advances and new perspectives, Polymers, Vol. 8, No. 2, pp. 42, 2016. [DOI:10.3390/polym8020042]
18. [18] T. W. Gilbert, T. L. Sellaro, S. F. Badylak, Decellularization of tissues and organs, Biomaterials, Vol. 27, No. 19, pp. 3675-3683, 2006. [DOI:10.1016/j.biomaterials.2006.02.014]
19. [19] P. A. Gunatillake, R. Adhikari, N. Gadegaard, Biodegradable synthetic polymers for tissue engineering, Eur Cell Mater, Vol. 5, No. 1, pp. 1-16, 2003. [DOI:10.22203/eCM.v005a01]
20. [20] S. H. Park, D. S. Park, J. W. Shin, Y. G. Kang, H. K. Kim, T. R. Yoon, J.-W. Shin, Scaffolds for bone tissue engineering fabricated from two different materials by the rapid prototyping technique: PCL versus PLGA, Journal of Materials Science: Materials in Medicine, Vol. 23, No. 11, pp. 2671-2678, 2012. [DOI:10.1007/s10856-012-4738-8]
21. [21] L. Polo-Corrales, M. Latorre-Esteves, J. E. Ramirez-Vick, Scaffold design for bone regeneration, Journal of nanoscience and nanotechnology, Vol. 14, No. 1, pp. 15-56, 2014. [DOI:10.1166/jnn.2014.9127]
22. [22] S. Ramtani, Mechanical modelling of cell/ECM and cell/cell interactions during the contraction of a fibroblast-populated collagen microsphere: theory and model simulation, Journal of biomechanics, Vol. 37, No. 11, pp. 1709-1718, 2004. [DOI:10.1016/j.jbiomech.2004.01.028]
23. [23] A. Faramarzian Haghighi, A. Haerian Ardakani, M. Kafaee Razavi, A. Moloodi, Simulation of mechanical behavior and construction of regular PLA scaffolds, Modares Mechanical Engineering, Vol. 19, No. 8, pp. 1953-1958, 2019.
24. [24] D. ASTM, 695-02a.(2002), Standard Test Methods for Compressive Properties of Rigid Plastics, 10Aug, 2002.
25. [25] Esposito Corcione, C., et al., Highly loaded hydroxyapatite microsphere/ PLA porous scaffolds obtained by fused deposition modelling. Ceramics International, 2019. 45(2, Part B): p. 2803-2810. [DOI:10.1016/j.ceramint.2018.07.297]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |