探|索|科|技|前|沿 强|国|复|兴|有|我
导语
本期推介论文已在《上海交通大学学报（英文版）》网络首发。欢迎相关领域的研究者阅读、引用！
Mechanical and Permeability Properties of Radial-Gradient Bone Scaffolds Developed by Voronoi Tessellation for Bone Tissue Engineering
基于Voronoi Tessellation 算法为骨组织工程开发的径向梯度骨支架的力学和渗透特性
本次推荐阅读《上海交通大学学报（英文版）》2024年网络首发文章。仿生径向梯度骨小梁状假体由新疆大学智能制造现代产业学院海几哲导师团队开发。
欢迎相关领域的研究者转发、引用！
PART.1 本文亮点
1、首次通过Voronoi Tessellation 算法，开发出仿生人体长骨的径向梯度不规则骨支架。
2、针对Voronoi Tessellation算法设计出的骨支架存在可重复性差和力学性能奇异性分布现象，对种子点进行优化控制，实现低弹性模量和高屈服强度的独特组合。
PART.2 内容简介
基于Voronoi Tessellation 算法为骨组织工程开发的径向梯度骨支架的力学和渗透特性
图文导读
通过Voronoi Tessellation 算法开发一种高度仿生人体长骨的径向梯度不规则骨支架，并分析其力学性能和渗透性能。全文总体流程如图1所示，微结构设计流程如图2和图3所示；结构应力分布如图4所示；流速云图见图5；孔隙率与多孔结构渗透性，压降，弹性模量和屈服强度的关系见图6和图7。
研究结果或研究发现：
1. 天然骨的弹性模量为0.1 ~ 30 GPa，屈服强度为0.80 ~ 220.3 MPa。与天然骨相比，径向梯度Voronoi支架的弹性模量为4.2~22.96 GPa，屈服强度为68.37~149.40 MPa，性能指标与天然骨相近。随着孔隙率的增加，观察到所有多孔结构的屈服强度和有效弹性模量呈下降趋势。径向梯度不规则多孔结构提供了相对低的弹性模量和高屈服应力的独特组合。这种组合有助于防止应力屏蔽。
2. 所有径向梯度多孔结构的渗透性随孔隙度增加而增加。不规则支架表现出最宽的渗透性范围（1.31×10−8 m2<k < 3.62 × 10−8 m2），并在松质骨渗透性范围内（0.5 × 10−8 m2<k < 5×10−8 m2）。在相同孔隙率下，不规则支架的渗透性大于规则支架，且随着孔隙率的增加，两者之间的差异增大。这表明，在相同的孔隙率下，径向梯度不规则支架的内部孔隙结构可能更有利。因此，采用具有恒定孔隙率的不规则孔，同时改变孔棱柱的直径，已经成为实现提高渗透率的最佳策略.
研究展望或研究结论：
梯度不规则多孔支架的未来设计必须同时考虑支柱直径和种子点分布对支架的机械性能和渗透性的影响。目前，设计主要集中在不同的支柱直径，同时控制种子点分布和孔叉直径变化的研究不足，这限制了不同仿生骨小梁结构的发展。本研究为未来不规则梯度支架的设计引入了新的考虑。
PART.3 作者简介
通讯作者简介：
海几哲，新疆大学机械工程学院，副教授。研究方向：生物3D打印、生物摩擦学及表面工程、生物力学，国家自然科学基金：经皮植入钛钉的纳米结构化表面改性及其生物学性能研究（No.52165026）。
PART.4 引文信息
Xu Qingyu, Hai Jizhe, Shan Chunlong, Li Haijie. Mechanical and Permeability Properties of Radial-Gradient Bone Scaffolds Developed by Voronoi Tessellation for Bone Tissue Engineering. Journal of Shanghai Jiao Tong University（Science）, 2024.（Online First）
文章链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s12204-024-2770-8
撰文：徐庆宇
编辑：李博文
责任编辑：黄 伟
感谢关注，欢迎投稿 ！
关于我们
《上海交通大学学报》是由教育部主管、上海交通大学主办的自然科学综合性学术刊物。刊登内容主要包括新型电力系统与综合能源、船舶海洋与建筑工程、机械与动力工程、电子信息与电气工程、材料科学与工程等方面的最新研究成果。本刊为中国科技论文统计源核心期刊、CSCD来源期刊、中文核心期刊（北大核心），并被《美国工程索引》(EI)、Scopus、DOAJ等国际权威检索系统所收录。
《上海交通大学学报（英文版）》是由教育部主管、上海交通大学主办的自然科学综合性学术期刊，被 EI、Scopus、DOAJ 等权威检索系统所收录。主要刊登反映基础理论和工程领域实验研究的最新成果，如电子工程和自动化、计算机和通信工程、船舶海洋和建筑工程、材料科学与工程以及生物医学工程等。从 2021 年开始，《上海交通大学学报（英文版）》主要刊登医工交叉研究和人工智能及其在工程中的应用成果。
敬请关注和赐稿！
投稿须知
1.本刊只刊登首发稿，稿件须具有创新性、学术性、科学性和准确性。为保证作者的署名权和知识产权，所有作者应在版权转让协议上签名，须与原稿同时上传。请勿一稿多投、重复内容多次投稿、不同文种重复投稿。
2.本刊为同行评议期刊，审稿结果在4个月内通知作者，在此期间，请勿将稿件投往他处。个别稿件送审时间可能较长。如果作者决定改投他刊或撤稿，请通知编辑部后，再进行处理。
3.在稿件的修改过程中，若超过稿件修改时限30日，编辑部将以作者返回修改稿日期作为投稿日期；无故超过30日，编辑部将对稿件做退稿处理。
4.文责自负，作者同意编辑部根据国家出版规范要求对稿件进行编辑和修改等必要处理。
5.为便于学术信息传播，本刊实行开放获取，收取审稿费和发表费，同时编辑部赠寄当期杂志2册。
中文版主页：https://xuebao.sjtu.edu.cn/CN/1006-2467/home.shtml
英文版主页：https://xuebao.sjtu.edu.cn/sjtu_en/EN/1007-1172/home.shtml
英文版on Springer：https://link.springer.com/journal/12204
👈学报视频号 学报b站号👉
扫描二维码 关注我们
Tel：(021)62933373
E-mail：xuebao3373@sjtu.edu.cn
