在“ 添加制造的磷酸盐玻璃颗粒/纤维增强多聚物的机械性能和体外降解行为 ”中，作者Lizhe He，Jiajia Zhong，Chenkai Zhu和Xiaoling Liu探索了磷酸盐玻璃/聚丙交酯（PG）3D打印材料的新水平/ PLA）复合材料，用于医疗应用，例如制造用于修复骨折的定制骨固定板。
虽然骨再生是青岛3D打印和增材制造中非常感兴趣的领域，但愈合断裂的更常见因素也是如此，因为研究人员不断寻找更好的方法来改善这一过程 - 通常伴随着一系列骨固定板，螺钉，针和杆。材料是关键，设计的完整性。植入物必须是生物相容的，但是当它们可生物降解时，该过程是无缝的，因此不需要手术。
在创建使用PTC Creo Parametric设计的模型后，测试材料的合适机械性能以及体外降解行为，然后将其导入Simplify3D，并在Ultimaker 2+上3D打印PG / PLA复合材料。由于能够制造复杂的几何形状，研究人员还可以控制生物打印和组织工程目的的孔隙度。
“与PLA进行了比较，PLA用不同负载量的PG颗粒（PGP）以及具有不同几何形状的增强材料的复合材料[PGP或碾磨磷酸盐玻璃纤维（PGFs）]进行了比较。”
目的是评估AM复合材料作为骨折固定板。进行三点弯曲试验，同时进行体外降解以检查复合材料的强度和水力学。进行了pH值检查，动态力学分析，纤维长度和激光粒度分析。还进行了显微镜检查和统计分析。
FDM制造的PLA，PGP / PLA和PGF / PLA复合材料的初始弯曲性能。误差线代表标准偏差。显着性标记为：*（p <0.05，n = 5），**（p <0.01，n = 5）黑色（强度）和红色（模量）。
在继续与PLA标本进行比较时，作者注意到以下情况：
FDM制造的PLA，PGP / PLA和PGF / PLA复合材料的三点弯曲试验的典型应力 - 应变曲线。
“脆化和强度降低与应力集中和低界面强度有关。这里可能通过掺入具有尖角的颗粒来增强应力集中效应。随着填料负荷的增加，应力集中点也增加，导致强度降低更明显，对失效应变的影响也相同，“作者指出。
这里，平均纤维长度为54μm，纤维长度的中值和模式甚至更低。与真正的皮质骨相比，研究人员注意到PGF 10复合材料是“近似的”，尽管发现弯曲模量相当低。
“刚度匹配被认为是骨固定植入物的'黄金标准'，因为具有这种机械性能的固定植入物坚固且足够坚硬，不会导致”应力屏蔽“。因此，可能有必要考虑使用更高/更长的纤维负载来进行此类应用，“研究人员表示。
据作者所说，连续PGF / PLA复合材料更适合于承重固定 - 与连续纤维相关的特征导致刚度。然而，这些材料的弯曲模量在降解28天后降低了约80％。在56天的降解期后，PGF 10复合材料损失约30％的初始弯曲模量。快速弯曲模量可能是纤维末端暴露在降解介质中的结果。
“基于对初始机械性能和生产具有所需几何形状的复合材料的设施的直接考虑，PG / PLA复合材料的增材制造在制造用于骨骼的患者特异性固定植入物方面具有良好的潜力，其对负荷的需求低例如，颧骨，踝关节和上颌骨，“研究人员总结道。
“先前已报道这些骨骼使用基于PLA的可生物降解固定装置成功恢复。与单独的PLA相比，证明PGF的掺入增强了植入物的弯曲模量。还预期PGF的降解释放镁，钙和磷酸盐以上调骨再生。此外，FDM工艺允许直接构建具有定制几何形状的固定植入物，并且可以在操作期间消除对用于解剖学配合的植入物的轮廓的需要。