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骨支架作为组织工程中的关键组件，承担着引导和支持骨组织再生的重要角色。聚乳酸（笔尝础）因其良好的生物相容性、生物可降解性以及与骨组织相似的力学性能，成为制造骨支架的理想材料。然而，如何优化3顿打印过程，高效制造满足结构安全的笔尝础骨支架，一直是科研人员探索的重点。伊迪斯·科文大学的Majid Tolouei-Rad团队探究了层高、挤出宽度、喷嘴温度和打印速度等3顿打印参数对笔尝础骨支架静态和疲劳性能的影响。

文章所用笔尝础骨支架如图1所示。为了节省实验数量，通过田口实验法，设计了如表1所示的9种试样。对上述试样进行压缩实验，其典型应力应变曲线如图2所示，并将其结果进行了方差分析，从分析结果可知（图3），挤出宽度对于支架压缩性能有着显着影响。挤出宽度的增加能够增加支架直径，从而提高材料性能。与非多孔3顿打印结构不同的是，打印速度对支架的性能并无明显影响。这是由于支架结构彼此之间相连部分较少，丝材之间界面的结合强度对支架整体性能影响较为微弱。

图1 3D打印骨支架示意图。

表1 不同3D打印参数设置。

图2 单轴压缩应力应变曲线。

图3 打印参数与压缩性能之间的相关性分析。

在不同的应变水平（0.4%，1.5%，2.5%，和3%）下进行压缩疲劳实验，以模拟日常活动中骨骼可能遭受的循环载荷。实验结果表明（图4），在低应变幅度（0.4%）下，所有样品均未出现疲劳破坏或刚度降低。然而，随着应变幅值的增加，不同组试样陆续出现破坏。将其结果进行方差分析，从分析结果可知（图5），喷嘴温度对于支架耐压缩疲劳性能有着显着影响。降低打印时的喷嘴温度能够提高支架的疲劳性能。

图4 在（a）0.4%，（b）1.5%，（c）2.5%，和（d）3%应变水平下

进行疲劳实验时不同参数试样的刚度变化。

图5 打印参数与压缩疲劳性能之间的相关性分析。

热成像分析显示（图6），在疲劳测试过程中，支架的温度有所升高，但最高温度（约39℃）仍然低于材料的玻璃化转变温度（约62℃），温度升高并未对支架的结构完整性造成显着影响。

图6 PLA支架刚度与温度随疲劳圈数的变化。

这项研究不仅为3顿打印笔尝础骨支架的制造提供了科学的参数指导，更通过实验验证了所打印骨支架的安全性和有效性。在模拟日常活动的应变条件下（应变小于0.4%），所有测试的骨支架均未出现疲劳破坏，显示出良好的临床应用潜力。

后续可以对湿润环境下和部分降解后笔尝础骨支架的力学性能进行测试，以验证其长期服役下结构的可靠性。也可以对比不同孔隙形状对笔尝础骨支架性能的影响，便于后续对孔隙形状进行选择、设计。除此之外，深入研究不同笔尝础骨支架如何影响骨组织附着情况、支架降解速率等，也是可行的方向之一。

相关研究论文“Impact of 3D printing parameters on static and fatigue properties of polylactic acid (PLA) bone scaffolds"已发表在《International Journal of Fatigue》