骨支架3D打印成型粘结机理的分子动力学研究*

为了从微观分子相互作用层面研究三维打印骨支架工艺中的粉末粘结机理及本质, 本文采用分子动力学的模拟仿真方法, 分别从内聚能密度结合能、对关联函数、力学性能等方面对目前应用较多的PVP、PAM、PVA三种粘结剂的性能进行了研究, 并将所得结果进行了分析和比较。仿真结果表明, 三种粘结剂与HA相互作用模型的界面结合能的大小关系与粘结剂本身的内聚能密度大小关系一致, 即PAM > PVA > PVP; 粘结剂高分子与羟基磷灰石(Hydroxyapatite, HA)的对关联函数分析表明, 粘结剂与HA发生相互作用主要是通过高聚物中的极性官能基团与HA中的Ca原子、羟基发生作用形成离子键、氢键, 且离子键作用强度较大; 此外, 三种相互作用模型各个方向的力学性能较单一HA有所降低, 且相互作用模型力学性能的优劣关系为PVA/HA > PAM/HA > PVP/HA, 这一结论与结合能的大小关系并不完全一致, 这说明相互作用模型的力学性能与粘结剂的粘性并不存在特定的内在关系