Additive manufacturing has significant advantages, in the biomedical field, allowing for customized medical products where complex architectures can be achieved directly. While additive manufacturing can be used to fabricate synthetic bone models, this approach is limited by the printing resolution, at the level of the trabecular bone architecture. Therefore, the aim of this study was to evaluate the possibilities of using fused deposition modeling (FDM) to this end. To better mimic real bone, both in terms of mechanical properties and biodegradability, a composite of degradable polymer, poly(lactic acid) (PLA), and hydroxyapatite (HA) was used as the filament. Three PLA/HA composite formulations with 5-10-15 wt% HA were evaluated, and scaled up human trabecular bone models were printed using these materials. Morphometric and mechanical properties of the printed models were evaluated by micro-computed tomography, compression and screw pull out tests. It was shown that the trabecular architecture could be reproduced with FDM and PLA by applying a scaling factor of 2–4. The incorporation of HA particles reduced the printing accuracy, with respect to morphology, but showed potential for enhancement of the mechanical properties. The scaled-up models displayed comparable, or slightly enhanced, strength compared to the commonly used polymeric foam synthetic bone models (i.e. Sawbones). Reproducing the trabecular morphology by 3D printed PLA/HA composites appears to be a promising strategy for synthetic bone models, when high printed resolution can be achieved.

增材制造在生物医学领域具有显着优势，可用于定制医疗产品，而这些产品可直接实现复杂的体系结构。尽管增材制造可用于制造合成骨骼模型，但这种方法在小梁骨骼结构水平上受打印分辨率的限制。因此，本研究的目的是评估为此目的使用熔融沉积建模（FDM）的可能性。为了在机械性能和生物降解性方面更好地模拟真实骨骼，将可降解聚合物，聚乳酸（PLA）和羟基磷灰石（HA）的复合材料用作长丝。评价了三种具有5-10-15 wt％HA的PLA / HA复合制剂，并使用这些材料打印了按比例放大的人小梁骨模型。通过微计算机断层扫描，压缩和螺钉拔出测试评估印刷模型的形态和机械性能。结果表明，通过应用2-4的比例因子，可以用FDM和PLA复制小梁结构。HA颗粒的加入降低了印刷的形貌精度，但显示出增强机械性能的潜力。与常用的聚合物泡沫合成骨模型（即Sawbones）相比，按比例放大的模型显示出可比较或略有增强的强度。当可以实现高打印分辨率时，通过3D打印的PLA / HA复合材料再现小梁的形态似乎是合成骨模型的一种有前途的策略。压缩和螺丝拔出测试。结果表明，通过应用2-4的比例因子，可以用FDM和PLA复制小梁结构。HA颗粒的加入降低了印刷的形貌精度，但显示出增强机械性能的潜力。与常用的聚合物泡沫合成骨模型（即Sawbones）相比，按比例放大的模型显示出可比较或略有增强的强度。当可以实现高打印分辨率时，通过3D打印的PLA / HA复合材料再现小梁的形态似乎是合成骨模型的一种有前途的策略。压缩和螺丝拔出测试。结果表明，通过应用2-4的比例因子，可以用FDM和PLA复制小梁结构。HA颗粒的加入降低了印刷的形貌精度，但显示出增强机械性能的潜力。与常用的聚合物泡沫合成骨模型（即Sawbones）相比，按比例放大的模型显示出可比较或略有增强的强度。当可以实现高打印分辨率时，通过3D打印的PLA / HA复合材料再现小梁的形态似乎是合成骨模型的一种有前途的策略。关于形态，但显示出增强机械性能的潜力。与常用的聚合物泡沫合成骨模型（即Sawbones）相比，按比例放大的模型显示出可比较或略有增强的强度。当可以实现高打印分辨率时，通过3D打印的PLA / HA复合材料再现小梁的形态似乎是合成骨模型的一种有前途的策略。关于形态，但显示出增强机械性能的潜力。与常用的聚合物泡沫合成骨模型（即Sawbones）相比，按比例放大的模型显示出可比较或略有增强的强度。当可以实现高打印分辨率时，通过3D打印的PLA / HA复合材料再现小梁的形态似乎是合成骨模型的一种有前途的策略。