秦瑜医学论文

医用锌基可降解金属激光粉末床熔融制造工艺及性能研究Study on processing and properties of biodegradable zinc-based metals fabricated by laser powder bed fusion for medical applications作 者：秦瑜 指导教师：温鹏培养院系：机械工程系 学 科：机械工程读博感言：路漫漫其修远兮研究背景/选题意义/研究价值研发“可被体液降解且降解产物可被吸收利用”以及“具有定制化结构且匹配骨力学特性”的医用金属植入物用于骨缺损修复，是医工交叉领域的前沿科学问题。传统方式制备的锌基可降解金属块体材料存在弹性模量过高和降解速率偏慢的问题。增材制造可降解锌基金属多孔结构可突破块体材料的性能制约，实现独特的力学和生物学性能，有望解决金属骨科植入物“在体内呈生物惰性长期存在”以及“定制化多孔结构难成形制造”两大难题。主要研究内容本文围绕骨缺损修复需求，选择纯锌、锌镁和锌锂三种材料，建立了可降解锌基金属的激光粉末床熔融（LPBF）增材制造方法，并揭示了LPBF工艺、材料成分和孔隙结构对性能的影响规律和作用机制，为将来的骨缺损修复临床应用提供重要参考。成果表明，利用定制化的锌合金材料、多孔结构设计和LPBF工艺，有望调控可降解金属骨科植入物的性能满足骨缺损修复的个性化需求。图片、主要创新点1、开发了锌基金属激光粉末床熔融（LPBF）增材制造工艺，阐明了工艺参数对典型缺 陷的影响规律和作用机制，获得了成形良好的生物可降解锌基金属块体和多孔结构。 2、揭示了LPBF工艺、粉体成分和孔隙结构对增材制造可降解锌基金属力学性能、生物相容性和降解行为的影响规律和作用机制，完成了增材制造锌基金属的动物植入试验，获得了良好的促成骨效果。 3、获得了典型孔隙结构对锌基金属多孔支架的力学性能和降解行为的调控规律，为实现骨缺损修复个性化临床应用提供了支撑数据和技术手段。代表性创新成果Qin Y, Liu A, Guo H, et al. Additive manufacturing of Zn-Mg alloy porous scaffolds with enhanced osseointegration: In vitro and in vivo studies[J]. Acta Biomaterialia, 2022, 145: Y, Yang H, Liu A, et al. Processing optimization, mechanical properties, corrosion behavior and cytocompatibility of additively manufactured biodegradable metals[J]. Acta Biomaterialia, 2022, 142: Y, Wen P, Xia D, et al. Effect of grain structure on the mechanical properties and in vitro corrosion behavior of additively manufactured pure Zn[J]. Additive Manufacturing, 2020, 33: Y, Wen P, Voshage M, et al. Additive manufacturing of biodegradable Zn-xWE43 porous scaffolds: Formation quality, microstructure and mechanical properties[J]. Materials & Design., 2019, 181: Y, Wen P, Guo H, et al. Additive manufacturing of biodegradable metals: Current research status and future perspectives[J]. Acta Biomaterialia, 2019, 98: 3-22.何为优博微展？优博微展是清华大学应届优秀博士毕业生论文精华的呈现，由清华大学研究生院联合各院系收集并发布，旨在对我校博士研究生的阶段性学术成果和在校时期科研成绩进行简要、集中展示。