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喉是属于人体中最精巧而且结构比较复杂的一个器官,其由多种软骨组织构成,如杓状软骨、甲状软骨、环状软骨、会厌软骨、舌骨等。甲状软骨又是喉软骨中最大和最完整的一块,能够起到支撑喉的正常生理功能。甲状软骨一旦遭到破坏,仅仅依靠软骨的自我修复将是十分困难的。目前通过组织工程在体外构建软骨组织,然后移植到缺损部位来进行治疗损伤正成为一种永久修复组织缺损的理想治疗方法。 本文基于之前对甲状软骨的数值模拟之后利用快速成型技术制备出人工多孔甲状软骨支架。前半部分介绍增材制造技术以及基于分析比较目前各种适用于软骨修复的组织工程材料的优缺点之后,选取壳聚糖,纳米羟基磷灰石,明胶,海藻酸钠作为材料,分别利用低温成型技术和细胞直接受控组装技术制备生物支架,然后对获取的生物支架进行相应的理化性能表征,通过体外细胞和支架共同培养对支架的生物相容性进行验证。后半部分主要进行动物实验来验证生物支架对甲状软骨的修复效果。 在第一部分利用低温成型技术制备不同比例的壳聚糖-纳米羟基磷灰石支架,通过电镜扫描观察支架的微观结构,其具有精致的网状三维多孔结构以及极高的通透性。生物支架具有很高的孔隙率(平均孔隙率为91±1.5%)和较为理想的降解率,这种多孔支架为种子细胞的黏附和增殖提供了充足的空间。最后胞相容性试验发现细胞种植在支架上随着时间的推移,细胞不断增殖,其中并未出现细胞存在大量死亡的现象,验证了该生物支架具备良好的生物相容性。同时通过细胞直接受控组装技术将明胶-海藻酸钠-纳米羟基磷灰石与软骨细胞相结合制备复合细胞的生物支架,并通过体外培养包埋了软骨细胞的生物复合支架观察到细胞能够保持良好的状态生长在增殖。 第二部分即进行了甲状软骨损伤修复的动物实验,将12只新西兰大白兔(雌雄各半,体重2-2.5kg)随机分为2组,每一组6只,切除一侧甲状软骨, A组在缺损部位植入第一部分制备的壳聚糖-纳米羟基磷灰石(1:1)支架,B组只切除甲状软骨不做任何修复处理作为对照组。术后2小时,动物可以正常饮水,术后一周后,动物对植入体内的支架并未产生任何排斥反应。术后10周后,对各组兔子的甲状软骨损伤部位进行组织切片,并对获取的组织进行大体观察以及通过苏木精-伊红(HE)染色和S-O染色以及Masson染色评估修复效果。最终结果表明A组损伤恢复情况明显好于B组,在A组中可观察到新生的软骨细胞,B组在损伤部位并未发现有新生的软骨细胞存在,因此,壳聚糖-纳米羟基磷灰石具有良好的促进甲状软骨损伤修复的作用。