骨组织工程支架的仿生设计与制备

来源 :天津工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:liongliong537
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目前,骨缺损的修复一直是骨组织工程学的重要课题之一,然而迄今为止临床上对创伤、感染和肿瘤切除后所造成的大范围的骨缺损仍没有得到有效的解决。本项研究从骨组织工程支架设计与制造入手,研究β-磷酸三钙/聚乳酸复合支架材料的热力学性能和动态热机械性能,寻求最合适支架作为骨组织替代物。所得到的研究结果有助于推动骨组织工程支架的进一步发展和临床应用。本研究采用体绘制法仿生设计骨模型,以β-磷酸三钙(β-TCP,β-Ca3(PO42)和聚乳酸(PLA)为原料、氯化钠(NaCl)为致孔剂,薄膜层叠—盐沥滤法制备了β-磷酸三钙/聚乳酸复合多孔支架膜,并用熔融纺丝法制备了β-磷酸三钙/聚乳酸复合纤维,使用凝胶渗透色谱仪(GPC)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、动态热机械分析仪(DMA)等测试手段对复合支架膜、复合纤维结构性能进行了系统的研究和分析,结果表明:1、骨模型重建没有破坏重建物体结构,只提取扫描图片的外轮廓信息,实现骨医学CT图像的三维表面重建。重建方法比较简便,重建结果比较理想。2、在致孔剂含量相同的情况下,添加β-TCP比例的加大,能够使支架材料的孔隙率增大,添加比例为67wt%的支架材料的孔隙率高达89%。PLA中适量添加β-TCP能够有效地提高支架材料的储能模量,过则不然。50wt%复合膜的储能模量由纯PLA的4.4MPa提高至17.5MPa,而添加67wt%复合膜的储能模量降到14.2MPa。β-TCP含量50wt%的复合材料膜的孔隙率为80%,孔尺寸适合生物学要求,其储能模量降解处理前后分别达到17.5MPa(未降解处理)和16.5MPa(降解处理20天),基本满足骨组织工程支架的要求。3、在相同纺丝情况下,添加β-TCP能够提高单丝纤维的初始模量和复合纤维的动态储能模量。降解处理使得复合纤维熔点、玻璃化转变温度和结晶温度都有向高温偏移的趋势,纤维的热稳定性增加。10wt%复合纤维的单纤维初始模量达到4.8 MPa,储能模量达到951.2 MPa,纤维可纺性好,有很好的实用价值。
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