可吸收性聚乳酸包覆鎂骨釘之製備與物理性質測試

在醫院看診的過程中，會使用醫療影像來觀察病患受傷的部位，隨著醫療設備的進步，隨著3D列印機製造的進步，使得新式複合材料開發變得更重要，例如在非受力位置的骨釘可使用3D列印機的材料聚乳酸來製作。而聚乳酸包覆鎂金屬製作的骨釘，其優點在於身體會慢慢代謝聚乳酸及鎂金屬，癒合過程中免於二次手術及減少病菌上的感染，此將成為未來的趨勢。因為鎂金屬在體內，於降解過程中會逐漸釋放出氫氣，因此我們使用聚乳酸包埋鎂金屬製作骨釘，以控制鎂金屬降解速度並延緩氣體的釋放。在本實驗中我們使用生理食鹽水作為模擬體液，將所製備的聚乳酸包覆鎂骨釘浸入模擬體液之後，將其放置在控制溫度為37℃的烘箱中，隨著時間連續測量pH值變化，結果顯示，體液正常pH值為7.35到7.45，然而，鎂金屬直接置入模擬體液中，量測的pH值是9.64到10.28，而聚乳酸包覆鎂的骨釘其pH量測值則是5.63到6.39。在本實驗中我們採用體外模擬，並依據文獻中的建議選擇近似人類正常骨頭的模擬骨塊 PCF 15與PCF20 製作模擬標準品，由於在外科手術過程中會需要使用到植入植體輔助骨組織癒合及修復，因此在植入植體過程中會需要良好的機械強度，基於此本研究先測量所製備的骨釘與模擬骨塊間拔出時的的最大靜摩擦力跟動摩擦力。在預鑽孔徑3.0 mm的情況下，植入PCF15模擬骨塊的骨釘之最大靜摩擦力強度為9 kgf，而在預鑽孔徑3.0 mm的情況下，植入PCF20模擬骨塊的骨釘之最大靜摩擦力強度為8.58 kgf，可是當預鑽孔徑為3.2 mm時，植入PCF15模擬骨塊的骨釘之最大靜摩擦力強度為8.05 kgf，在預鑽孔徑3.2 mm的情況下，植入PCF20的模擬骨塊的骨釘之最大降伏強度為9.63 kgf。即在植入PCF15骨塊時以預鑽孔徑3.0 mm時有較好的強度，但是在植入PCF20時則以預鑽孔徑 3.2 mm時有較好的強度。在植入具有硬質骨的模擬骨塊測試純聚乳酸骨釘剪切力的試驗中，在預鑽孔徑3.0 mm的情況下最大抗剪切強度為9.36 kgf，而在植入具有硬質骨的模擬骨塊後測試聚乳酸包覆鎂金屬骨釘剪切力的試驗中，在預鑽孔徑3.0 mm的情況下有最大抗剪切強度為7.88 kgf，這些結果顯示使用聚乳酸包覆鎂金屬所製備的骨釘具有延緩鎂金屬降解但增加聚乳酸包覆鎂金屬骨釘延展性的效果。