วัสดุเชิงประกอบพอลิเมอร์ผสมพอลิไฮดรอกซีบิวทิเรต/พอลิแลกติกแอซิด และไฮดรอกซีอะพาไทต์ที่ขึ้นรูปด้วยการพิมพ์สามมิติ

Abstract

งานวิจัยนี้มุ่งเน้นในการพัฒนาวัสดุเชิงประกอบพอลิเมอร์ผสมพอลิไฮดรอกซีบิวทิเรต/พอลิแลกติก-แอซิดและไฮดรอกซีอะพาไทต์ สำหรับกระบวนการพิมพ์สามมิติระบบฉีดเส้นพลาสติก (FDM) เพื่อนำมาใช้ในการผลิตวัสดุทดแทนกระดูก เริ่มจากการหาปริมาณพลาสติไซเซอร์ที่เหมาะสม โดยกำหนดพลาสติไซเซอร์ที่ปริมาณต่าง ๆ (10 20 และ 30 ส่วนต่อพอลิเมอร์และไฮดรอกซีอะพาไทต์ 100 ส่วน) จากนั้นเตรียมเส้นวัสดุเชิงประกอบด้วยเครื่องอัดรีดแบบเกลียวคู่ โดยมีการกำหนดไฮดรอกซีอะพาไทต์ในปริมาณต่าง ๆ (10% 20% และ 30% โดยน้ำหนัก) และทำการศึกษาสมบัติต่าง ๆ ได้แก่ สมบัติทางความร้อน ความสามารถในการไหล สัณฐานวิทยา จากนั้นทดสอบความสามารถในการเตรียมชิ้นงานจากวัสดุเชิงประกอบด้วยการพิมพ์สามมิติระบบฉีดเส้นพลาสติก (FDM) รวมทั้งทดสอบสมบัติเชิงกลของชิ้นงานที่ได้ ผลการทดลองพบว่าปริมาณพลาสติไซเซอร์ที่เหมาะสม คือ 10 ส่วนต่อพอลิเมอร์และไฮดรอกซีอะพาไทต์ 100 ส่วน และจากการทดสอบความสามารถในการไหล พบว่าที่ปริมาณไฮดรอกซีอะพาไทต์ 10% โดยน้ำหนัก มีความสามารถในการไหลที่ดีและค่อนข้างสม่ำเสมอ แต่เมื่อเพิ่มปริมาณของไฮดรอกซีอะพาไทต์ ความสามารถในการไหลของวัสดุเชิงประกอบลดลง ในการตรวจสอบสัณฐานวิทยาพบว่า ที่ปริมาณไฮดรอกซีอะพาไทต์ 10% โดยน้ำหนัก เกิดการกระจายตัวได้ดีในพอลิเมอร์ และเมื่อเพิ่มปริมาณไฮดรอกซีอะพาไทต์ เป็น 20% และ 30% โดยน้ำหนัก พบการเกาะกลุ่มกันของไฮดรอกซีอะพาไทต์ ในการทดสอบสมบัติเชิงกลพบว่า ที่ปริมาณไฮดรอกซีอะพาไทต์ 10% โดยน้ำหนัก ให้ค่าความทนแรงกระแทก ค่ามอดุลัสดัดโค้ง และค่าความเค้นดัดโค้งที่ระยะยืด 2% สูงที่สุด จึงสรุปได้ว่าที่ปริมาณไฮดรอกซีอะพาไทต์ 10% โดยน้ำหนัก วัสดุเชิงประกอบมีสมบัติเชิงกลที่เพียงพอต่อการนำไปใช้เป็นแบบจำลองโครงเลี้ยงเซลล์กระดูก อย่างไรก็ตาม จากการทดสอบความเป็นพิษต่อเซลล์ พบว่าพอลิโพรพิลีนไกลคอลเกรดที่นำมาใช้เป็นพลาสติไซเซอร์ในงายวิจัยนี้มีความพิษต่อเซลล์ ดังนั้นจึงควรมีการปรับเปลี่ยนใช้พอลิโพรพิลีนไกลคอลเกรดที่ไม่เป็นพิษ หรือใช้พลาสติไซเซอร์ชนิดอื่นที่ไม่มีความเป็นพิษต่อเซลล์