Optimization of hydroxyapatite-PEGDA slurry for vat polymerization: microstructure and mechanical properties of 3D printed bioscaffolds

• Liana Mkhitaryan ^[2] ; Lilit Baghdasaryan ^[2] ; Zhenya Khachatryan ^[2] ; Marina Aghayan ^[3] ; Miguel Angel Rodríguez ^[1] ; Viktorya Rstakyan ^[3]
  1. [1] Instituto de Cerámica y Vidrio

     Instituto de Cerámica y Vidrio

     Madrid, España

     
  2. [2] National Academy of Sciences of the Republic of Armenia
  3. [3] National Academy of Sciences of the Republic of Armenia, Yerevan State University, Armenia

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• Localización: Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio, ISSN 0366-3175, Vol. 64, Nº. 5, 2025
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Optimización de la suspensión de hidroxiapatita-PEGDA para la fotopolimerización en cubeta: microestructura y propiedades mecánicas de andamios biológicos impresos en 3D
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    La fotopolimerización se ha empleado para fabricar andamios de composición PEGDA (polietilenglicol diacrilato) e hidroxiapatita (HA), así como andamios cerámicos de HA con geometría controlada para ser aplicados en la regeneración de tejido óseo. Se formularon suspensiones fotocurables utilizando un polvo de distribución de tamaño bimodal de HA obtenido a partir de huesos de origen bovino. La distribución bimodal del tamaño de partícula mejoró la densidad de empaquetamiento del polvo y las propiedades mecánicas, garantizando una sinterización efectiva. Se incorporó tartrazina (0.14% en peso) como fotoabsorbente para mejorar la precisión geométrica y la imprimibilidad de arquitecturas complejas de los andamios. El análisis reológico reveló que la viscosidad depende del contenido sólido, siendo 50% en peso de HA el valor que proporcionó mayor estabilidad en la dispersión. La sinterización optimizada a 1250 ◦C facilitó la densificación, logrando la mayor resistencia a la compresión (4,7 MPa para muestras G50) y exhibiendo la mayor porosidad (89% para muestras G30). Cabe destacar que se evaluaron las propiedades mecánicas tanto de las muestras sinterizadas como de las no sinterizadas, revelando resultados comparables y demostrando así la robustez de los materiales y procesos desarrollados.

  • English

    Vat polymerization has been employed to fabricate porous poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA)/hydroxyapatite (HA) composite bioscaffolds and ceramic HA bioscaffolds with controlled geometry for bone tissue regeneration. UV-curable slurries were formulated using bimodal HA powder derived from bovine bones. A bimodal particle size distribution enhanced powder packing density and mechanical properties, ensuring effective sintering. Tartrazine (0.14 wt%) was incorporated as a photoabsorber to improve geometrical accuracy and the printability of complex bioscaffold architectures. Rheological analysis revealed viscosity dependence on solid content, with 50 wt% HA providing superior dispersion stability. Sintering at 1250 ◦C facilitated densification, achieving the highest compressive strength (4.7 MPa for G50 samples) and exhibiting the highest porosity (89% for G30 samples). Notably, the mechanical properties of both sintered and non-sintered samples were examined, revealing comparable results, thereby demonstrating the robustness of the developed materials and processes.