3D-printed auxetic-structured intervertebral disc implant for potential treatment of lumbar herniated disc

材料科学 辅助 植入 生物医学工程 椎间盘 压缩(物理) 刚度 扭转(腹足类) 复合材料 解剖 医学 外科
作者
Yulin Jiang,Kun Shi,Luonan Zhou,Miaomiao He,Ce Zhu,Jingcheng Wang,Jianhua Li,Yubao Li,Limin Liu,Dan Sun,Ganjun Feng,Yong Yi,Li Zhang
出处
期刊:Bioactive Materials [Elsevier]
卷期号:20: 528-538 被引量:22
标识
DOI:10.1016/j.bioactmat.2022.06.002
摘要

In this study, a novel artificial intervertebral disc implant with modified "Bucklicrystal" structure was designed and 3D printed using thermoplastic polyurethane. The new implant has a unique auxetic structure with building blocks joined "face-to-face". The accompanied negative Poisson's ratio enables its excellent energy absorption and stability under compression. The deformation and load distribution behavior of the implant under various loading conditions (bending, torsion, extension and flexion) has been thoroughly evaluated through finite element method. Results show that, compared to natural intervertebral disc and conventional 3D implant, our new implant exhibits more effective stress transfer and attenuation under practical loading conditions. The implant's ability to contract laterally under compression can be potentially used to alleviate the symptoms of lumbar disc herniation. Finally, the biocompatibility of the implant was assessed in vitro and its ability to restore the physiological function of the disc segment was validated in vivo using an animal model.
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