هدف این مقاله طراحی و ساخت یک داربست کامپوزیتی جدید بر پایه ترکیب سطوح سه برابر حداقل دوره (TPMSs)[1] مبتنی بر پلی‌لاکتیک اسید چاپ شده به روش سه بعدی و هیدروژل آلژینات مملو از سلول بود. این داربست جدید ویژگی‌های مکانیکی ضعیف هیدروژل آلژینات را بهبود می‌بخشد و سایز حفره مناسب را برای داربست فراهم می‌کند که می‌تواند در مصارف بازسازی استخوان مورد استفاده قرار بگیرد. در این راستا، از یک تابع ضمنی برای تولید داربست‌های TPMS ژیرویید استفاده شد. سپس داربست با استفاده از پروسه مدل‌سازی رسوب ذوب‌شده، چاپ شد. تکنیک میکرو توموگرافی کامپیوتری (میکرو سی‌تی) برای ارزیابی میکروساختار داربست‌های TPMS و دستیابی به هندسه واقعی داربست‌های چاپ شده مورد استفاده قرار گرفت. علاوه بر این، خواص مکانیکی داربست‌های کامپوزیت تحت تست‌های فشرده‌سازی به صورت آزمایشگاهی ارزیابی شد.
نشان داد شد که می‌توان رفتار مکانیکی متفاوتی برای پارامترهای متفاوت تابع ضمنی به دست آورد. در این مطالعه برای ارزیابی رفتار مکانیکی داربست‌های پرینت شده برحسب منحنی‌های کرنش-تنش، دو روش حجم معادل و حجم مبتنی بر المان محدود ارائه شد. نتایج منحنی‌های تنش-کرنش نشان داد که رویکرد مبتنی بر المان محدود، سطح بالاتری از تنش را پیش‌بینی می‌کند.
علاوه بر این، پاسخ بیولوژیک به داربست‌های کامپوزیت از نظر بقای سلولی، تکثیر سلولی و اتصال سلولی نیز ارزیابی شد. در این راستا، یک سیستم کشت سلولی دینامیک طراحی و ساخته شد که انتقال جرم از طریق داربست‌های کامپوزیتی را بهبود می‌بخشد و بارگذاری مکانیکی روی سلول‌ها اعمال می‌کند و به تکثیر سلولی کمک می‌کند.
افزون بر نتایج قبل، مقایسه نتایج داربست‌های کامپوزیت جدید با داربست‌های بدون آلژینات، نشان داد که داربست کامپوزیتی می‌تواند بقا و تکثیر سلولی در محیط‌های کشت دینامیک و استاتیک را افزایش دهد. همچنین نشان داده شد که داربست‌ها در محیط کشت دینامیک، پاسخ بیولوژیک بهتری نشبت به محیط کشت استاتیک دارند. همچنین، میکروسکوپ الکترونی برای مطالعه اتصال سلولی روی داربست‌های کامپوزیتی استفاده شد که اتصال عالی بین داربست و سلول‌ها نشان داد.
[1] Triply Periodic Minimal Surfaces