Mechanical and Permeability Properties of Radial-Gradient Bone Scaffolds Developed by Voronoi Tessellation for Bone Tissue Engineering

基于Voronoi Tessellation开发的径向梯度骨支架的机械和渗透性能研究

徐庆宇¹，海几哲¹，单春龙²，李海杰¹

（1.          新疆大学 智能制造现代产业学院，乌鲁木齐 830017；2. 新疆医科大学 第六附属医院，乌鲁木齐 830000）

摘要: 基于 Voronoi tessellation 设计的不规则骨支架与人体松质骨的形态和性质相似，这已成为近年来骨组织工程支架研究的热门话题。然而，关于不规则仿生支架径向梯度设计的研究还很有限。本研究旨在开发一种类似于天然长骨的径向梯度结构，促进仿生骨支架的开发。研究采用了一种新颖的梯度方法：保持恒定的孔隙率，控制种子在不规则多孔结构中的特定部位分布，并改变支柱直径以产生径向梯度。不规则支架与四种传统支架，即Cube、Pillar BCC、Vintiles与Diamond，在渗透性、应力集中特性和机械性能方面进行了比较分析。结果表明：径向梯度不规则多孔结构的渗透性范围最广，应力分布优于传统支架，弹性模量范围4.20~22.96 GPa和屈服强度范围68.37~149.40 MPa均符合骨植入物的性能要求，具有巨大应用开发潜力。

关键词: 泰森多边形, 径向梯度结构, 渗透性, 机械性能

点击分享码全文pdf浏览：https://rdcu.be/dWwgh

Xu, Q., Hai, J., Shan, C. et al. Mechanical and Permeability Properties of Radial-Gradient Bone Scaffolds Developed by Voronoi Tessellation for Bone Tissue Engineering. J. Shanghai Jiaotong Univ. (Sci.) (2024). https://doi.org/10.1007/s12204-024-2770-8 

《上海交通大学学报（英文版）》是由教育部主管、上海交通大学主办的自然科学综合性学术期刊，被 EI、Scopus等检索系统收录。主要刊登反映基础理论和工程领域实验研究的最新成果，如电子工程和自动化、计算机和通信工程、船舶海洋和建筑工程、材料科学与工程以及生物医学工程等。从 2021 年开始，《上海交通大学学报（英文版）》主要刊登医工交叉研究和人工智能及其在工程中的应用成果。 

英文版主页：https://xuebao.sjtu.edu.cn/sjtu_en/EN/1007-1172/home.shtml

英文版 on Springer：https://link.springer.com/journal/12204