本文關(guān)鍵詞： 快速成型 生物活性陶瓷 骨修復(fù) 多孔支架　出處：《華南理工大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：β-磷酸三鈣(β-TCP)具有與骨礦物相類似的組成,而且具有良好的生物相容性和生物活性,因此在骨缺損中具有重要的應(yīng)用價(jià)值,但傳統(tǒng)成型方法制備的β-TCP生物活性陶瓷力學(xué)性能欠佳、孔道連通性不高、孔隙率和孔徑大小不可控,這些缺陷和的不足影響了其臨床應(yīng)用。本研究通過精確調(diào)控合成β-TCP粉體,采用先進(jìn)的快速成型技術(shù)仿生構(gòu)建具有大孔-微孔復(fù)合多級顯微結(jié)構(gòu)、孔隙高度連通的生物活性陶瓷多孔支架材料,通過從外形和內(nèi)部多孔結(jié)構(gòu)的精細(xì)設(shè)計(jì)與精確制造兩方面著手,解決生物活性陶瓷多孔支架快速成型的關(guān)鍵問題。此外從傳統(tǒng)的二維培養(yǎng)體系拓展到三維培養(yǎng)體系,深入研究細(xì)胞在三維多孔支架內(nèi)部的粘附、增殖、成骨分化行為,對于體內(nèi)實(shí)際植入情況更加具有指導(dǎo)意義。首先對原料的合成精確調(diào)控,利用化學(xué)沉淀法制備了物相單一、粒徑均勻、粒度較小、分散良好的類球形β-TCP粉體,并探討了熱處理溫度對β-TCP粉體的物相、結(jié)晶度、晶粒大小的影響。結(jié)果表明,溫度較低時(shí),前驅(qū)體不能完全轉(zhuǎn)化成晶相;溫度越高,結(jié)晶度越高,晶粒越大,晶粒的持續(xù)長大會使相鄰的晶粒融合在一起,使晶粒合二為一,最終選擇800°C為最佳的熱處理溫度�；瘜W(xué)沉淀法合成的β-TCP粉體的粒徑呈正態(tài)分布,中位徑為23.258μm,采用雙比重瓶法測得粉體的平均密度為3.1381 g/cm3。研制了適用于氣壓擠出式三維纖維沉積技術(shù)的、具有高固相含量和良好打印性能的生物陶瓷漿料。由于氣壓擠出式系統(tǒng)的壓力最大只有0.6 MPa,因此對漿料的流動性和固化速度提出了更高的要求。為了制備具有高固相含量、適宜流動性和凝固性能的、可用于快速成型的生物活性陶瓷漿料,有效解決漿料的流變性和凝固性不可控等技術(shù)問題,配制漿料時(shí)選擇聚丙烯酸銨為分散劑,加入量為β-TCP粉體的1.5 wt%,溶劑的pH為9,羥丙基甲基纖維素為增稠劑,漿料的固相含量為40~50 vol%。采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)快速成型技術(shù),使用3D-Bioprinter系統(tǒng)成功制備了外形尺寸和孔徑大小精確可控的β-TCP三維支架,探討了不同燒結(jié)制度和針頭直徑對三維支架物理化學(xué)性能的影響。制備了方形、圓形、帶孔方形等不同外形和尺寸的三維多孔支架材料。通過調(diào)整漿料配方,使其可適用于針頭直徑分別為0.20 mm、0.25 mm、0.41 mm、0.61 mm的快速成型。支架的孔徑尺寸在大于100μm的范圍可控。在設(shè)置的五種燒結(jié)制度中,都沒有發(fā)生相轉(zhuǎn)變,最終的物相都比較均一,結(jié)晶度較高。隨燒結(jié)溫度的升高,孔隙率降低,但溫度的繼續(xù)增加會使燒結(jié)過程的傳質(zhì)方式發(fā)生變化,導(dǎo)致孔隙率增加。最終選擇燒結(jié)溫度為1130°C。制備250、350和450μm三種不同孔徑的支架,三種支架的孔徑大小有明顯的差異,且孔規(guī)則有序排列,有高度連通性,其孔隙率分別為39.05±6.46%、50.14±5.60%、48.16±1.35%,抗壓強(qiáng)度分別為46.56±13.21 MPa、24.56±3.05 MPa、34.7±2.04 MPa。研究了快速成型制備的具有高度連通性的骨組織工程支架的孔隙率和孔徑大小對細(xì)胞黏附、增殖、成骨分化行為的影響及規(guī)律。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明,快速成型制備的β-TCP三維支架具有良好的生物相容性和生物活性,細(xì)胞在支架表面黏附能力較好,且細(xì)胞在支架上可以維持良好的增殖能力和成骨分化能力,其中,孔徑為250μm的支架效果最好。
[Abstract]:A biological active ceramic slurry with high solid content and good printing performance was prepared by using advanced rapid prototyping technology . The results showed that the particle size of 尾 - TCP powder was 3 . 1381 g / cm3 . The effects of different sintering systems and needle diameters on the physical and chemical properties of three - dimensional scaffolds were investigated .

【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ174.75

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1547011