Voronoi多孔钛支架

仿生骨小梁结构

采用Voronoi仿生结构的钛合金骨支架，力学与传质性能可定制，能同时匹配骨小梁的力学强度和促进细胞分化的流体环境。

Tao, Deng · Li, Mingyang · Gong, Shan · 陈鹏 · Wang, Junqing · 张晖 · Biao, Wang · Zhuoying, Wu · 李康 · 聂涌

International Journal of Mechanical Sciences 2025

参数信息

屈服强度

25 MPa

屈服强度上限

103.9 MPa

弹性模量下限

943.3 MPa

弹性模量上限

2702.5 MPa

能量吸收下限

8.2 MJ/m³

能量吸收上限

36.4 MJ/m³

壁面剪切应力处于成骨区间的比例

34.68 %

技术优势

力学性能连续可调

通过缩放因子控制Voronoi结构的孔隙率和支柱粗细，使屈服强度、弹性模量在宽范围内变化，可以匹配不同部位松质骨的力学需求。

传质更接近天然骨

Voronoi结构产生更多随机化高速流区和围绕支柱的涡量分布，且34.68%的壁面剪切应力处于利于成骨分化的区间，有利于细胞沉降和营养输送。

可定制平衡设计

相比Diamond和Cubic等规则支柱结构，Voronoi支架能在顺应性、力学强度和传质功能之间实现按需定制与平衡。

应用场景

• 骨组织工程支架：可直接用于骨缺损修复的体外培养或体内植入，无需额外设计规则多孔结构。
• 骨科植入物：力学与传质性能接近松质骨，可减少应力屏蔽并促进骨长入。
• 定制化植入体：通过调整缩放因子即可定制支架性能，适配患者特定骨缺损形态。
• 多孔金属结构：可作为多孔金属植入体的设计模板，平衡孔隙率、力学和传质。