مواد و فناوری‌های پیشرفته

مواد و فناوری‌های پیشرفته

بهینه‌سازی پارامترهای پرینت پذیری داربست کامپوزیتی پلی‌کاپرولاکتون -نانوشیشه زیست فعال تقویت شده با دورماآمونیاکم

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان
1 گروه آکوزشی مهندسی مواد، دانشکده مهندسی مواد و صنایع، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران
2 دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران
3 دانشیار، گروه مهندسی پزشکی، پردیس علوم و فناوری‌های نوین، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران
4 Institute for Engineering in Medicine, Health, & Human Performance (EnMed)، Batten College of Engineering and Technology، Old Dominion University، Norfolk، VA، USA
10.30501/jamt.2026.597849.1373
چکیده
سابقه و هدف: در این پژوهش، ترکیب جوهر و پارامترهای پرینت سه‌بعدی اکستروژنی برای ساخت داربست‌های کامپوزیتی پلی‌کاپرولاکتون-نانوشیشه زیست‌فعال (PCL-BG) و پلی‌کاپرولاکتون-نانوشیشه زیست‌فعال-دورماآمونیاکم (PCL-BG-DA) بهینه‌سازی شد.

مواد و روش‌ها: پلی‌کاپرولاکتون در کلروفرم حل و نانوشیشه زیست‌فعال 45S5 تهیه‌شده به روش سل-ژل به آن افزوده شد. برای نمونه‌های حاوی دورماآمونیاکم، پودر دورماآمونیاکم نیز به جوهر اضافه شد. اثر درصد نانوشیشه زیست‌فعال، نسبت پلی‌کاپرولاکتون به حلال، سرعت پرینت و ضریب اکستروژن با روش تاگوچی بررسی شد و داربست‌ها از نظر قابلیت پرینت، ریزساختار و خواص فشاری ارزیابی شدند.

یافته‌ها: یافته‌ها نشان می‌دهد که درصد نانوشیشه زیست فعال در ترکیب جوهر، در مقایسه با سایر پارامترها، مهم‌ترین عامل مؤثر بر قابلیت پرینت است. ترکیبی از نسبت فاز پلیمری به پودر 3:1، انحلال پلیمر 1;2، بازکشش1.65، ضریب اکستروژن 0.0120 و سرعت پرینت 5، شرایط بهینه‌ای را برای پرینت داربست با کیفیت قابل قبول ایجاد می‌کند که تکرارپذیری و انعطاف‌پذیری بالایی را در شکل و اندازه نشان می‌دهد. تصاویر SEM ساختار متخلخل و به‌هم‌پیوسته را تأیید کردند و افزودن دورماآمونیاکم موجب کاهش مدول فشاری از 53.737 به 38.527 مگاپاسکال شد.

استنتاج: بهینه‌سازی همزمان ترکیب جوهر و پارامترهای پرینت، ساخت موفقیت‌آمیز داربست‌های پلی‌کاپرولاکتون-نانوشیشه زیست‌فعال و پلی‌کاپرولاکتون-نانوشیشه زیست‌فعال-دورماآمونیاکم را امکان‌پذیر کرد. درصد نانوشیشه زیست فعال در ترکیب جوهر عامل اصلی کنترل‌کننده قابلیت پرینت بود، در حالی که افزودن دورماآمونیاکم قابلیت پرینت کافی را حفظ کرد و در عین حال سختی داربست را کاهش داد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Optimization of Process Parameters of the Printability of Polycaprolactone/Nano Bioactive glass Composite Scaffold Reinforced with Dorema Ammoniacum

نویسندگان English

Neda Nazparvar 1
Fathallah Qods 2
Mohammad Sadegh Nourbakhsh 3
Lobat Tayebi 4
1 Faculty of Materials and Metallurgical Engineering, Semnan University, Semnan
2 Department of Materials Engineering, Faculty of Materials and Metallurgical Engineering, Semnan University, Semnan
3 Department of Biomedical Engineering, Faculty of New Sciences and Technologies, Semnan University, Semnan, Iran
4 Institute for Engineering in Medicine, Health, & Human Performance (EnMed)، Batten College of Engineering and Technology، Old Dominion University، Norfolk، VA، USA
چکیده English

Background and purpose: In this study, ink composition and extrusion-based 3D printing parameters were optimized for the fabrication of polycaprolactone–nano bioactive glass (PCL-BG) and polycaprolactone–nano bioactive glass–Dorema ammoniacum (PCL-BG-DA) composite scaffolds.

Materials and methods: PCL was dissolved in chloroform, and sol–gel derived 45S5 nano bioactive glass was incorporated into the solution. For DA-containing samples, Dorema ammoniacum powder was also added to the ink. The effects of nano bioactive glass content, polycaprolactone-to-solvent ratio, printing speed, and extrusion multiplier were investigated using the Taguchi method. The fabricated scaffolds were evaluated in terms of printability, microstructure and compressive properties.

Results: The findings indicate that the percentage of nano bioactive glass in the ink composition is the most significant factor affecting printability, compared to print speed and extrusion multiplier. A combination of 3:1 of polymer phase to powder, polymer dissolution of 1:2, retraction of 1.65, extrusion multiplier of 0.0120, and print speed of 5 creates optimal conditions for scaffold printing with acceptable quality which demonstrated high reproducibility and flexibility in both shape and size. SEM images confirmed a porous and interconnected structure. The incorporation of DA reduced the compressive modulus from 53.737 to 38.527 MPa.

Conclusion: Simultaneous optimization of ink composition and printing parameters enabled the successful fabrication of PCL-BG and PCL-BG-DA scaffolds. nano bioactive glass content was the primary factor governing printability, while the addition of DA maintained adequate printability while reducing scaffold stiffness.

کلیدواژه‌ها English

Composite
3DPrinting Parameters
Optimization
Compressive Strength

  • تاریخ دریافت 28 مرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 17 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 09 آبان 1405