Novel strategy for toughening robocast bioceramic scaffolds using polymeric cores

Abstract

Se desarrolla un método novedoso para la fabricación de armazones porosos híbridos de polímero/cerámica con puntales de núcleo/carcasa. El robocasting con agujas coaxiales se utiliza para depositar armazones de fosfato beta-tricálcico con varillas huecas, que posteriormente se rellenan mediante succión con una masa fundida de policaprolactona. El núcleo polimérico proporciona una mejora excepcional de la tenacidad de la estructura a la flexión, con una densidad de energía de deformación que aumenta casi dos órdenes de magnitud y fibras poliméricas continuas que mantienen unida la estructura incluso después de grandes deflexiones. Además, la resistencia a la flexión no se reduce significativamente en comparación con las estructuras de puntales densos; y se conserva la macroporosidad del armazón y la osteoconductividad de las superficies biocerámicas.

A novel method for the fabrication of hybrid polymer/ceramic porous scaffolds with core/shell struts is developed. Robocasting with coaxial needles is used to deposit beta-tricalcium phosphate scaffolds with hollow rods, which are subsequently filled with a polycaprolactone melt by suction. The polymeric core provides outstanding improvement of the toughness of the structure in bending, with strain energy density increasing nearly two orders of magnitude and continuous polymeric fibres holding the structure together even after large deflections. Moreover, flexural strength is not significantly reduced compared to dense-strut structures; and the macroporosity of the scaffold and osteoconductivity of bioceramic surfaces are preserved.