發(fā)布時(shí)間：2020-03-20 00:12

【摘要】：多孔磷酸鈣支架因具有良好的生物相容性、骨傳導(dǎo)性、可降解可吸收性而被廣泛研究并應(yīng)用于骨組織修復(fù)材料。本研究使用可常溫自固化、易塑形的自固化磷酸鈣(CPC),利用間接3D技術(shù)制備了多孔CPC支架材料。并在此基礎(chǔ)上,通過(guò)在CPC中加入明膠微球,制備了明膠微球/CPC復(fù)合多孔支架材料。研究了支架結(jié)構(gòu)、顯微形貌、抗壓強(qiáng)度及體外降解速率等理化性能及細(xì)胞生物學(xué)性能,探討了孔結(jié)構(gòu)參數(shù)(孔徑、預(yù)先形成三維連通大孔、復(fù)合明膠微球形成多級(jí)孔結(jié)構(gòu))與材料性能之間的關(guān)系。本研究用生物相容性良好、力學(xué)性能好的聚己內(nèi)酯(PCL)作為犧牲模型材料,利用3D打印技術(shù)先構(gòu)建出PCL犧牲模型,然后向犧牲模型灌注CPC漿料,固化后用有機(jī)溶劑去除高分子模型,得到三維連通多孔CPC支架。使用上述間接3D打印技術(shù)在常溫下制備出具有不同大孔孔徑的三維連通多孔CPC支架。多孔支架材料的物相主要為弱結(jié)晶的針棒狀羥基磷灰石,具有兩種不同孔徑(PCL溶解形成的三維連通大孔、CPC水化形成的微納米孔)的孔。在大孔孔隙率為25%的情況下,孔徑(300-500μm)越小,支架的力學(xué)強(qiáng)度越大;總孔隙率越小,降解速率越低。多孔支架的細(xì)胞相容性良好,細(xì)胞可通過(guò)大孔長(zhǎng)入支架內(nèi)部;支架的多孔結(jié)構(gòu)營(yíng)造有利的微環(huán)境,促進(jìn)細(xì)胞的增殖和分化;大孔孔徑較小的支架具有更好的成骨分化能力。同樣利用3D打印技術(shù)制備了PLGA三維網(wǎng)絡(luò),將可降解PLGA三維網(wǎng)絡(luò)與CPC復(fù)合得到PLGA/CPC復(fù)合材料。與用犧牲模型法制備的CPC支架進(jìn)行比較,探討了預(yù)先形成三維連通大孔對(duì)材料性能的影響。雖然兩者最終都同樣具有三維連通大孔結(jié)構(gòu),但PLGA/CPC復(fù)合材料初期不存在連通大孔故具有更高的抗壓強(qiáng)度。將PLGA/CPC浸泡于Tris-HCl緩沖液中,PLGA網(wǎng)絡(luò)在14天內(nèi)快速降解在基體中原位形成三維連通大孔。與CPC多孔支架相比,由于材料結(jié)構(gòu)和組成的差異,PLGA/CPC復(fù)合材料吸附蛋白質(zhì)的能力以及促進(jìn)細(xì)胞增殖和成骨分化能力較弱。為促進(jìn)CPC支架的降解和改善其生物學(xué)性能,本研究用生物活性好、易降解的明膠,使用反相乳液法制備了明膠微球,將明膠微球與CPC粉體混合,用間接3D打印技術(shù)制備了明膠微球/CPC復(fù)合多孔支架。明膠微球均勻分布在CPC基體中,對(duì)CPC的水化產(chǎn)物的物相和微觀形貌沒(méi)有產(chǎn)生明顯的影響。支架材料的抗壓強(qiáng)度隨著明膠微球復(fù)合量的增大而降低,孔隙率增大,體外降解速率加快。明膠微球降解后可使復(fù)合支架具有多級(jí)孔(三維連通大孔、分散大孔和微納米孔)結(jié)構(gòu)。細(xì)胞最初傾向于在明膠微球周?chē)L(zhǎng),隨著時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸向支架中心滲透長(zhǎng)入。在CPC支架中復(fù)合明膠微球可促進(jìn)細(xì)胞黏附、增殖和成骨分化。
【圖文】：

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文因此本文主要對(duì)骨組織進(jìn)行分析研究。圖 1-1 是長(zhǎng)骨的結(jié)構(gòu)示意圖，兩端是膨，中間為骨干。成熟的骨組織是由密質(zhì)骨（Corticalbone）與松質(zhì)骨（Trabecularb部分組成。密質(zhì)骨為骨的密實(shí)外層，孔隙率一般小于 10vol.%，結(jié)構(gòu)單位是哈。右下內(nèi)嵌圖為哈佛氏系統(tǒng)示意圖，骨單位長(zhǎng) 0.6-2.5mm 直徑 30-70μm，由與平行取向排列的礦化膠原纖維和中間的血管組成。松質(zhì)骨分布在骨的內(nèi)部，由或片狀骨小梁互相交織排列而成，，呈現(xiàn)為孔隙率在 50-90 vol.%的多孔隙網(wǎng)架內(nèi)充滿(mǎn)骨髓[4-6]。骨小梁按承受力的作用方向有規(guī)律地排列，具有抗壓、抗扭曲骨和松質(zhì)骨的力學(xué)性能因組成和結(jié)構(gòu)的差異而不同，兩種骨的力學(xué)性能如表 1

D打印和間接3D打印
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TQ132.32;R318.08

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本文編號(hào)：2590933