位的外部形状。此外，设计可需要 复杂的三维结构。
[0099] 图4示意了一种示例性支架300。支架300包括与支架300的层垂直的或成直角 的孔隙310a_c。包括内部空间的支架的三维几何形状对细胞的负载和脉管通道的建立很重 要。在一个实施方案中，支架包括孔隙或内部通道。在一个实施方案中，支架中孔隙和通道 的直径介于约150微米和约1毫米之间。在另一个实施方案中，支架中孔隙和通道的直径 介于约50微米和约1.6毫米之间。在其它实施方案中，支架中孔隙和通道的直径小于约50 微米或大于约1. 6毫米。在这些范围下模型化支架孔隙可需要在CAD中补偿以校正尤其是 由于植入前细胞培养或植入本身引起的润湿而造成的植入物的后固化收缩或溶胀。
[0100] 除了与孔隙尺寸相关的支架设计参数以外，设计可能需要促进细胞负载、新组织 生长和宿主组织向内生长的复杂多孔结构。例如，设计可能需要孔隙或通道朝向缺陷部位 中的宿主组织开放以在植入物完全降解之前允许组织向内生长。更精确的重构使其更可能 可产生复杂的内部孔隙结构。
[0101] 图5示意了一种示例性多孔结构支架400。支架400包括倾斜的孔隙410a-C。倾 斜定义为使用上述增材制造技术重构支架中，不与X、y和Z方向平行的任何方向。相对于 外表面以及孔隙结构，倾斜构造（非垂直）对于确保宿主的组织不遭遇支架中的壁（屏障） 可能是重要的，所述遭遇在当孔隙结构垂直构建时比当孔隙和/或通道朝向宿主组织取向 时更加可能。植入物设计者可能想在支架内取向孔隙和/或通道使得它们朝向宿主的组织 开放，从而促进新组织向植入物中的生长和植入物向宿主的组织中的有效结合。
[0102] 具有在100-1000微米范围内的体素分辨率的增材制造装置可能能够带来垂直取 向的孔隙结构，然而，要在这些范围中产生倾斜取向的孔隙，它们提供的分辨率可能不够。 cDLP装置的分辨率使得重构具有倾斜取向的孔隙的结构成为可能。
[0103] 此外，在初始目标为细胞附着的组织工程支架应用中，PPF的疏水表面可通过射频 辉光-放电（RFGD)或通过在血清中浸泡植入物以提供蛋白质吸附来改性。细胞附着还可 通过嵌入表面中的模拟细胞外基质组分的其它因素来介导。这包括表面粗糙度，其可包括 直径在1纳米至100微米范围的凹进和凸起，以及材料的适形性。
[0104] -旦连接，随着宿主组织整合，目标可能转为细胞增殖并最终成熟。除了染料对表 面粗糙度的影响以外，在增材制造装置中，可能向树脂中加入其它化合物如磷酸三钙晶体。 然而，与染料一样，取决于溶解度、晶体尺寸和聚集倾向，在整个支架重构过程中，在相对恒 定的浓度下，可能难以使这些晶体保持悬浮于树脂中。树脂组合物中使用的任何组分的结 晶结构和尺寸可变化并且可用来改变所得支架的特征。
[0105] 支架设计特征如壁厚度将影响宏观应变分布并可经优化以抵抗创伤。此外，可能 需要平衡期望的吸收过程，其在组织再生过程中需要负载植入物。对定位支架的应变承载 部分的需要可能需要考虑缺乏多孔性的区域或使用复合材料重构的区域，其中的一些可能 不降解。
[0106] 后重构/后固仆,
[0107] 最终的部件精度可能取决于彻底的部件清洁/后重构。这需要除去将交联后重构 的任何残余的未固化树脂。洗涤程序的选择进而依赖于如通过cDLP过程所固化的树脂的 机械完整性或生坯强度。精确地重构但保持柔软的部件可能因不适当的处理或苛性溶剂的 使用而被破坏。一旦清洁，最终部件强度可通过在UV浴中后固化而改善。待用于医学程序 中的部件（例如，待植入患者中的植入物）将在手术间处理并因此需要足够的强度以进行 必要的清洁、灭菌和处理作为手术前过程的一部分。
[0108] 后-固化可用来调节打印的植入物的强度。事实上，可选择在增材制造过程的构 造阶段所选的光的波长下不活化的光引发剂。在构造阶段过程中其可用作染料，而在后固 化阶段过程中其可用作光引发剂（通过选择适当的波长以在后-固化过程中活化它），以提 高植入物的交联密度。在后固化阶段过程中使用光引发剂而不会在构造阶段过程中使之活 化的其它方式包括限制在3D打印阶段过程中使用的光，或在打印阶段过程中阻断足够的 光，使得光引发剂不被活化，直至后-固化。
[0109] 可以此方式在构造阶段过程中用作染料而在后固化阶段过程中用作光引发剂的 光引发剂的一个实例为Irgacure784。当与Irgacure819 (ΒΑΡ0)组合使用时，ΒΑΡ0在构 造阶段中为主要的光引发剂，而Irgacure784充当染料（其改变树脂的颜色）。Irgacure 784随后在后固化阶段过程中活化。在此实施方案中，不需要光吸收剂，因为Irgacure784 部分地限制活化ΒΑΡ0的一些光但在构造阶段过程中在树脂组合物内不散射光，使得不削 弱xy分辨率。此外，在构造阶段过程中Irgacure784不被完全活化，但是后来在后制造例 如所制造产品的后固化处理过程中被活化。图6和7中示出了使用ΒΑΡ0和Irgacure784 构建的圆柱体作为"生坯"圆柱体（未后固化）和在UV光浴中后固化至多8小时后的强度。 使用后固化，显著提高了圆柱体的弹性和压缩强度。
[0110] 在任何增材制造过程的构造阶段过程中，使聚合物和光引发剂的混合物暴露于局 部光以使聚合物固化，并且在任何后重构步骤（例如，清洁所得部件）之后，将部件暴露于 光浴以后固化聚合物至期望的强度。后固化可以是将部件放置在UV光浴中达大于30分钟。 后固化可需要在光浴中至多或大于8小时。或者，后固化可需要小于30分钟。因此，可不仅 使用时间而且树脂中的组分和浓度来校准后固化时间以产生具有所需机械性质的植入物。
[0111] 任选地，用来构造部件的组合物还包含一种或多种其它试剂，例如染料、光吸收剂 或期望的最终产物所需的其它试剂。根据一个实施方案，可光聚合的组合物包含可光聚合 的聚合物、溶剂或稀释剂和一种或多种光引发剂。
[0112] 以下实施例旨在为本发明的各种实施方案的非限制性实施例。
[0113] 实施例1
[0114] 第一实施方案聚焦于cDLP增材制造系统的校准以精确地重构具有可预测的吸 收、细胞附着和增殖、宿主结合和组织再生性质的支架。
[0115] 图8分别示出了一种示例性支架500的等距前视图和顶视图。校准研究的目标 是校准用于增材制造具有支架500的"板和柱"几何形状的支架的cDLP系统。在此实施方 案中，圆柱形测试支架直径为6. 0毫米并且长度为12. 4毫米。垂直通道510的直径为800 微米。板520厚400微米并彼此分开800微米。板之间的柱530的直径为600微米。校准 cDLP过程由至少6个步骤组成。
[0116] 校准程序中的第一步是聚合包含PPF、DEF、BAP0和染料的cDLP树脂的单个层。存 在至少三个变量要研究：染料浓度、引发剂浓度和辐照持续时间。可变化的其它因素为聚合 物分子量和多分散性以及辐照水平（即，施加光的量和速率）。目标是具有确保层之间足 够的过固化的层厚度，然而足够薄以允许期望的"z"步长和产生精确的几何形状。x、y和z 分辨率将决定期望的外部和内部孔隙表面几何形状的精度。
[0117] 第二步是确保所选的树脂构造的材料性质将提供可用的支架。在一些情况下，支 架将被负载细胞和/或生长因子并立即植入。在其它情况下，植入前支架将被预培养（例 如，在生物反应器中）。
[0118] 第三步涉及使用树脂来在cDLP装置的上部升降机上在基底板上形成"老化 (burn-in)"片。对于该实施方案，我们不能够直接在构造板上固化老化片。因此，通过 在基底板上过固化树脂得到老化片。然后将过固化的树脂片转移至构造板并使用UV浴 (Procure?350, 3DSystems)固化到该板上，接着使用热枪加温。由于树脂的染料内容物可 在片边缘处防止UV渗透，故使用热来确保片中心固化至下面的构造平台。加以小心以允许 经加热的层和平台以冷却以防止当片被再次引入到装置时加速固化。此程序允许支架直接 固化到PPF树脂而不是金属平台本身。
[0119] 第四步涉及将支架CAD锉刀转移至cDLP装置用于重构。CAD锉刀可含有横跨支架 和老化片之间的空间的支撑结构。支撑结构充分地上升超过老化片以允许在重构支架的过 程中树脂在老化片和支架之间循环并允许在该程序之后洗去未聚合的树脂。
[0120] 第五步涉及如上所讨论的重构多层支架。
[0121] 第六步涉及体外和体内测试支架。体外测试包括机械测试，无细胞或组织的生物 学环境，及有细胞、生长因子和/或组织的生物学环境。
[0122] 根据已知的方法制备、合成和纯化1200道尔顿PPF。简言之，使DEF(Acros， Pittsburgh，PA)和丙二醇（Acros)以1:3的摩尔比与分别作为交联抑制剂和催化剂的氢 醌和氯化锌反应。该反应产生中间体双（羟基丙基）和乙醇作为副产物。所述中间体然后 在真空下酯交换以产生聚（富马酸丙二醇酯）和丙二醇作为副产物。然后纯化PPF并使用 凝胶渗透色谱法来计算数均分子量（Mn= 1200Da)。
[0123] 使用R320 二氧化钛Ti02(SachtlebenWhitePlains，NY)，其为 320 纳米晶体。133 微米PPF层，4. 8%Ti02(测试的范围：0-4. 8% )，2%ΒΑΡ0(测试的范围：0. 5-2% )，33% DEF(测试的范围：33和50% )，辐照水平为200mW/dm2300秒（测试60秒和300秒）。观察 到聚合的侧向铺展（即，在X和y方向上）超过预期的层边界。在较高的Ti02浓度下，此 面积增大最快速，尤其是在那些高染料浓度下具有提高的光输入。侧向铺展的面积不像预 期的暴露面积那样厚，或不像那样强地固化。为了定量此现象，向正常的固化测试校准程序 增加额外的步骤。除了测量固化的层厚度（即，z尺寸）以外，还测量x-y尺寸。
[0124] 固化测试程序使用UV暴露的小正方形形状的测试图案。在每一个1102浓度增量 下，记录固化的正方形形状薄层的长度和宽度。另外，还测量总固化面积的长度和宽度，包 括受侧向聚合影响的那些面积。有了该数据，可计算过固化百分数。对于每一个部件，将长 度和宽度，或X和y，测量值取平均，并且对于每一个1102和ΒΑΡ0浓度，重复该过程三次（η =3)〇
[0125] 第一个尝试得到不完全的构造和在基底板上形成聚合材料的膜。通过以下做法进 行校正：（1)有规律地滤掉聚合的树脂，（2)有规律地清洁基底板，和（3)在整个16小时构 造周期中监测基底板。从支架的内部孔隙空间清洁未聚合的聚合物是一种使用超声醇浴的 简单程序。重构的支架精确至80微米内。
[0126] 聚合的深度（微米）表征为对于五种不同的ΒΑΡ0浓度（重量％ )的组合，二氧化 钛浓度（重量％ )与暴露时间（秒）的函数。由这些测试，确定2重量％二氧化钛浓度和 2重量％ΒΑΡ0以及60秒暴露时间将得到等于133. 3微米的平均聚合深度。这些设置可因 此用来构造50微米的层，过固化83. 3微米。使用200mW/dm2福照。
[0127]Ti02的高耐熔指数引起光散射。虽然此散射在所有方向上而不是仅在z方向上， 但是固体层固化的量仅在z方向上继续发生。由于不存在另外的侧面层并且在当前位置上 方的层还不存在，故在其它方向上不存在层间过固化。提高Ti02浓度导致提高量的侧向过 固化。使用200mW/dm2福照和300秒暴露时间进行测试。对于每一种二氧化钛浓度，测试 两个ΒΑΡ0水平。
[0128] 当使用抗锯齿或像素移动软件时，所用的cDLP装置在z方向上可提供至多13微 米的天然精度，在X方向上可提供71微米的天然精度，在y方向上可提供至多35. 5微米的 天然精度。对于制备患者特异性植入物，此分辨率是足够的。该分辨率足够高，使得对于响 应的细胞，表面特征（例如，表面粗糙度）可重构至理想的尺度。
[0129] 使用1200道尔顿PPF，我们能够使用cDLP装置来重构薄至60微米的层。所得高 精度支架可能允许在支架特异性细胞附着、增殖、成熟和吸收参数的模型化、预测和最终设 计方面的改进。染料-引发剂包的使用允许产生非常高精度特征，其具有足够的生坯强度 以允许重构后非常好地移除未聚合的树脂和处理。
[0130] 实施例2
[0131] 本实施方案在具有60毫米透镜的Perfactory? uv装置上实施。需要总树脂 质量的较小量的染料（例如，〇.〇1至0.2重量％ )。该研究中使用的染料在比工业应用 中通常使用的更大的浓度下，至多达总聚合物质量的〇. 5%。重要的是染料为生物相容性 的。在此研究中，使用铬黄偶氮染料。此研究中使用的引发剂的量为2%的? 819(BASF(Ciba)，FlorhamPark，NJ)。此研究中使用的降低树脂粘度的物质为富马酸二乙 酯（DEF)，其为PPF的单体前体。
[0132] 设计的（即，在CAD软件中）板厚度和柱直径分别为0. 4毫米和0. 6毫米。产生 的十块板支架的平均板厚度为〇. 43±0. 02毫米，平均柱厚度为0. 63±0. 01毫米。特征的 精确度（即，低标准偏差）可能与高精度一样重要。测得的这些特征稍高于它们的设计尺 寸。虽然此处的特征稍大于预期的，但通常在光敏聚合物的固化中观察到收缩效果，这导致 特征小于所设计的。通过操纵体素的能量分布和单一体素数据集的暴露中使用的策略，可 在cDLP系统中解析该效果。在设计部件支撑时，关键的是使用可扭曲以防止支架的各向异 性收缩的支撑几何形状。如果部件与构造平台坚固地连接，则基底不能够收缩，而其余的支 架将收缩，从而导致变形的量各向异性。由于通过物理转移构造平台和过固化可确保平面 间尺寸，故仅需要校正平面内尺寸（即，缩放以修正收缩）。
[0133] 实施例3
[0134] 对于本实施方案，所用的Perfactory装置具有60毫米透镜，其利用像素移动提供 71微米和35. 5微米的平面内天然分辨率。使用吸收的聚合物聚（富马酸丙二醇酯）（PPF)。 加入铬黄偶氮染料。本实施方案中使用的引发剂为Irgacure⑩819(BASF(Ciba)，Florham Park，NJ)。用来降低PPF粘