發(fā)布時(shí)間：2020-07-05 19:10

【摘要】：在目前的臨床醫(yī)學(xué)中,骨組織工程技術(shù)是一種骨修復(fù)的重要治療方式。其關(guān)鍵是制備與組織相匹配的植入支架,而支架材料的力學(xué)性能和生物相容性是影響支架功能的主要因素。聚己內(nèi)酯(PCL)是目前研究和應(yīng)用都非常廣泛的一種生物降解高分子材料。它具有良好的組織相容性、可控的降解速率等。羥基磷灰石(HA)是骨的主要組成成分,使用它與PCL形成復(fù)合材料,一方面可以有效改進(jìn)PCL的降解性、細(xì)胞粘附性和力學(xué)強(qiáng)度,另一方面可以賦予羥基磷灰石的良好的加工性能。制備出生物性和機(jī)械性更加優(yōu)異的骨植入支架。PCL和HA的界面結(jié)合性較弱,是該復(fù)合材料面臨的主要問題。本文采用兩種方式制備了HA/PCL復(fù)合材料,有效提高了材料的復(fù)合強(qiáng)度。將從以下幾個(gè)方面進(jìn)行討論:(1)使用納米羥基磷灰石作為引發(fā)劑,利用其表面的活性羥基引發(fā)ε-CL的開環(huán)反應(yīng),在HA表面形成PCL。通過在HA與PCL之間建立化學(xué)鍵提升材料的界面結(jié)合性和分散性。之后制備了相似分子量的常規(guī)PCL和PCL/HA共混材料作為對(duì)比:壓縮測(cè)試和彎曲測(cè)試表明HA的引入,明顯增加了復(fù)核材料的壓縮模量和彎曲模量,并且斷裂伸長(zhǎng)率增加;同時(shí)HA的引入降低了PCL的結(jié)晶度,增加了材料的韌性;相比PCL/HA共混材料,HA的分散性更好,團(tuán)聚現(xiàn)象明顯下降。這些都說明HA引發(fā)形成的復(fù)合材料具有更好的界面結(jié)合性和分散性。(2)使用合成子UPy修飾PCL和HA表面,分別制備具有四重氫鍵結(jié)構(gòu)的PCL-UPy、HA-UPy單體和PCL/HA復(fù)合材料。因?yàn)闅滏I是一種較強(qiáng)的分子間作用力,形成氫鍵結(jié)構(gòu)一方面可以提升PCL的分子鏈間強(qiáng)度并降低結(jié)晶度,從而提升其力學(xué)性能;另一方面與HA之間建立氫鍵作用可以有效提升兩種材料的結(jié)合強(qiáng)度。制備材料并且表征之后,我們發(fā)現(xiàn):PCL-UPy相比較PCL,壓縮測(cè)試和彎曲測(cè)試的應(yīng)力應(yīng)變極限明顯提升。DSC和偏光顯微鏡測(cè)試表明,材料的結(jié)晶度明顯降低。PCL-UPy/HA-UPy復(fù)合材料與沒有氫鍵的復(fù)合材料和PCL-UPy相比,壓縮模量和彎曲模量進(jìn)一步提高,并且對(duì)PCL的結(jié)晶度影響明顯,PCL結(jié)晶基本消失。通過掃面電子顯微鏡可以發(fā)現(xiàn)HA在PCL中團(tuán)聚現(xiàn)象降低,與PCL界面的結(jié)合更加緊密。表明四重氫鍵的引用成功提高PCL的力學(xué)強(qiáng)度和與HA之間的界面兼容性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R318.08;TB332
【圖文】：

內(nèi)或者體外在支架上培育組織細(xì)胞，最后達(dá)到在人體內(nèi)生長(zhǎng)出相應(yīng)組織的目的[10]。相于以往的植入，這種治療方案能夠輔助人體自身形成組織，可以有效降低緩解排異反和后遺癥，并且功能和外觀回復(fù)效果良好。目前，骨組織工程的發(fā)展主要面臨三個(gè)方的因素：骨組織支架、細(xì)胞的培養(yǎng)、生長(zhǎng)因子[11]。其中骨組織支架在體內(nèi)還有具有力支撐、與組織良好相容的功能，并且還是細(xì)胞和生長(zhǎng)因子的載體，對(duì)組織的修復(fù)具有關(guān)重要的作用。.2.2 植入支架介紹植入支架為骨組織工程中的核心技術(shù)，與人體原生組織的兼容性是它的一個(gè)重要指。所以材料需要擁有良好的生物相容性、力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)性能。了解原生骨的組成與結(jié)構(gòu)對(duì)制備合格的植入支架至關(guān)重要。典型的人類長(zhǎng)骨是一般皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨、骨膜、軟骨組成[12]。其示意圖顯示在圖 1.1 中。

圖 1. 2 人體松質(zhì)骨的應(yīng)力-應(yīng)變曲線骨的機(jī)械行為與皮質(zhì)骨相比有有所不同。它的壓縮應(yīng)力 - 應(yīng)變曲線顯示為，即線性彈性區(qū)、塑性平穩(wěn)區(qū)和稠化區(qū)。剛開始也是彈性變化、之后區(qū)，之后會(huì)有一個(gè)機(jī)械性能上升的稠化區(qū)。這樣的力學(xué)性能與它的多孔系。據(jù)統(tǒng)計(jì)，典型松質(zhì)骨的壓縮強(qiáng)度在 2-12 MPa 范圍內(nèi)，壓縮模量在 0.。綜上所述，人體的骨骼結(jié)構(gòu)中，皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨、骨膜、軟骨僅對(duì)骨各有各自的影響[14]。所以，骨組織支架，也需要具備綜合性的力學(xué)性能單一結(jié)構(gòu)往往無法達(dá)到這樣的效果。進(jìn)一步提升植入支架的兼容性，我們需要對(duì)骨組織支架中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改織中，結(jié)構(gòu)的不同直接影響著組織的力學(xué)性能與生物性能。皮質(zhì)骨占總骨，它呈現(xiàn)出一個(gè)含有中心骨髓腔的不規(guī)則柱狀結(jié)構(gòu)；而松質(zhì)骨為一個(gè)非，約占 20％骨骼的總質(zhì)量。如圖 1.3 所示。軟骨是一種膠原蛋白為基底白質(zhì)，糖類構(gòu)成的一種又硬又韌的結(jié)締組織。它具有非常低的摩擦系

圖 1.3 人體骨骼示意圖究表明多孔結(jié)構(gòu)的支架有利于組織向內(nèi)生長(zhǎng)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸送、宿骨整合與植入長(zhǎng)期穩(wěn)定等。所以為了更好的骨再生性能，組織支架往往需要一定的孔隙率。的機(jī)械性能與骨骼結(jié)構(gòu)具有很大的關(guān)系，如孔隙率，對(duì)稱性和各項(xiàng)異性等，而量與孔隙率互相影響。Weiner 和 Wagner 的研究表明，狒狒脛骨中的平面板層骨骼中的板層骨的楊氏模量差別很大，這是因?yàn)槊劰堑目障堵市〔⑶腋飨虍愋詡兏淖冎Ъ艿目紫堵嗜缓鬁y(cè)定其楊氏模量，發(fā)現(xiàn)當(dāng)支架孔隙率增加時(shí)，模量降透率增加。還測(cè)試了不同空隙類型對(duì)于支架機(jī)械性能的影響。從而證明支架的可以通過改變支架內(nèi)孔隙結(jié)構(gòu)來調(diào)整[16]。所以，為了滿足一定的孔隙率，同時(shí)骨支架的力學(xué)強(qiáng)度太低而塌陷，需要選擇模量較高的支架。但如果模量過高，細(xì)胞遷移困難，酶及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸送受阻，這會(huì)導(dǎo)致組織支架的吸收效果下降高從而開裂。因此，支架的機(jī)械模量和孔隙度，對(duì)骨組織再生具有很大的影響決孔隙率和支架機(jī)械性能之間的矛盾，人們?cè)噲D從兩個(gè)方向解決問題，一個(gè)是料，尋找容易成型且機(jī)械強(qiáng)度較好的生物材料，是制備骨組織支架的一個(gè)重要

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張自強(qiáng);楊冰;張以河;季君暉;許穎;;NanoHAP/聚己內(nèi)酯復(fù)合材料的結(jié)晶性、透氧透濕性、流變性能的研究[J];塑料工業(yè);2015年08期

2 胡李勤;;聚己內(nèi)酯/羥基磷灰石納米級(jí)復(fù)合材料的制備及其性能影響因素研究[J];化工中間體;2015年03期

3 yひ瘴

本文編號(hào)：2743015