發(fā)布時(shí)間：2021-03-06 14:53

　　顱骨缺損是顱頜面修復(fù)中常見康復(fù)醫(yī)療問題,骨組織工程技術(shù)的發(fā)展為缺損顱骨修復(fù)提供了新的思路。現(xiàn)階段骨組織工程支架培養(yǎng)中存在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、氧氣供給不足和中心處細(xì)胞死亡率高等問題。針對(duì)此問題,本文提出一種顱骨血管復(fù)合支架動(dòng)態(tài)灌注方法,并對(duì)該動(dòng)態(tài)灌注裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先,根據(jù)脈管嵌入式顱骨復(fù)合支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),提出對(duì)顱骨復(fù)合支架的雙通道灌注方法,明確灌注裝置由控制和循環(huán)兩大部分組成的總體要求。對(duì)動(dòng)態(tài)血液灌注裝置進(jìn)行了整體設(shè)計(jì),并對(duì)關(guān)鍵部位灌注室進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì),采用極差法分析正交實(shí)驗(yàn)對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化,得到了最優(yōu)的灌注室尺寸結(jié)果:d（28）4mm,?（28）145^o,l（28）40mm。滿足骨細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)的需求,灌注室內(nèi)流體分布均勻。其次,對(duì)動(dòng)態(tài)血液灌注循環(huán)以及控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),雙通道循環(huán)系統(tǒng)分別對(duì)顱骨多孔支架和血管結(jié)構(gòu)進(jìn)行灌注,由蠕動(dòng)泵提供動(dòng)力,每個(gè)通道由液體循環(huán)和氣體循環(huán)組成,液體循環(huán)為支架提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和機(jī)械刺激;氣體循環(huán)為培養(yǎng)液提供所需的氧氣、二氧化碳。建立灌注室和血管流體模型,得到灌注流量大小的計(jì)算方法,根據(jù)細(xì)胞承受應(yīng)力范圍,得到了適合細(xì)胞生長(zhǎng)的流量范圍。通過PLC開環(huán)控制... 

【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

顱骨復(fù)合支架結(jié)構(gòu)示意圖

第一章緒論4營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)無(wú)法傳遞到支架中心處的問題。圖1-2旋轉(zhuǎn)壁式生物反應(yīng)器Figure1-2Rotatingwallbioreactor(2)攪拌式生物反應(yīng)器攪拌式生物反應(yīng)器（如圖1-3所示）具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)，其工作原理是將細(xì)胞/支架材料復(fù)合體固定于反應(yīng)器的中央位置，并用攪拌器攪拌培養(yǎng)液，在復(fù)合體周圍流動(dòng)產(chǎn)生剪切應(yīng)力，其流體剪切力的大小由攪拌速度決定。一系列的研究表明，該類生物反應(yīng)器可以提高成骨細(xì)胞的增殖[31]。攪拌式生物反應(yīng)器的使用有效地促進(jìn)了細(xì)胞的增殖，有利于培養(yǎng)液的混合、骨細(xì)胞的聚集和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)沉降，且使用較為簡(jiǎn)便�，F(xiàn)在，已經(jīng)有商品化的攪拌式培養(yǎng)裝置面市。對(duì)比靜態(tài)培養(yǎng)和旋轉(zhuǎn)壁式生物反應(yīng)器，攪拌式生物反應(yīng)器提高了骨細(xì)胞的分化，但是，細(xì)胞和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)礦化僅存在支架表面，無(wú)法深入支架中心處。圖1-3攪拌式生物反應(yīng)器Figure1-3Stirredbioreactor(3)灌注式生物反應(yīng)器由于以旋轉(zhuǎn)壁式和攪拌式為基礎(chǔ)的生物反應(yīng)器始終無(wú)法實(shí)現(xiàn)材料中心的有效灌注，學(xué)者又設(shè)計(jì)和制造了能直接灌注多孔支架的灌注式生物反應(yīng)器（如圖1-4所示）。該型培養(yǎng)裝置的主要部件包括儲(chǔ)液瓶、灌注室及固定細(xì)胞/支架復(fù)合體的卡套，營(yíng)養(yǎng)液由蠕動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)并灌注支架材料。為了保證培養(yǎng)液氧氣和二氧化碳的含量，可以使用管壁允許O2/CO2自由彌散的硅膠管連接各組件。早期的灌注式培養(yǎng)裝置為非直接灌注式，即細(xì)胞/支架復(fù)合體直接置于灌注室內(nèi)，其外周與灌

第一章緒論4營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)無(wú)法傳遞到支架中心處的問題。圖1-2旋轉(zhuǎn)壁式生物反應(yīng)器Figure1-2Rotatingwallbioreactor(2)攪拌式生物反應(yīng)器攪拌式生物反應(yīng)器（如圖1-3所示）具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)，其工作原理是將細(xì)胞/支架材料復(fù)合體固定于反應(yīng)器的中央位置，并用攪拌器攪拌培養(yǎng)液，在復(fù)合體周圍流動(dòng)產(chǎn)生剪切應(yīng)力，其流體剪切力的大小由攪拌速度決定。一系列的研究表明，該類生物反應(yīng)器可以提高成骨細(xì)胞的增殖[31]。攪拌式生物反應(yīng)器的使用有效地促進(jìn)了細(xì)胞的增殖，有利于培養(yǎng)液的混合、骨細(xì)胞的聚集和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)沉降，且使用較為簡(jiǎn)便�，F(xiàn)在，已經(jīng)有商品化的攪拌式培養(yǎng)裝置面市。對(duì)比靜態(tài)培養(yǎng)和旋轉(zhuǎn)壁式生物反應(yīng)器，攪拌式生物反應(yīng)器提高了骨細(xì)胞的分化，但是，細(xì)胞和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)礦化僅存在支架表面，無(wú)法深入支架中心處。圖1-3攪拌式生物反應(yīng)器Figure1-3Stirredbioreactor(3)灌注式生物反應(yīng)器由于以旋轉(zhuǎn)壁式和攪拌式為基礎(chǔ)的生物反應(yīng)器始終無(wú)法實(shí)現(xiàn)材料中心的有效灌注，學(xué)者又設(shè)計(jì)和制造了能直接灌注多孔支架的灌注式生物反應(yīng)器（如圖1-4所示）。該型培養(yǎng)裝置的主要部件包括儲(chǔ)液瓶、灌注室及固定細(xì)胞/支架復(fù)合體的卡套，營(yíng)養(yǎng)液由蠕動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)并灌注支架材料。為了保證培養(yǎng)液氧氣和二氧化碳的含量，可以使用管壁允許O2/CO2自由彌散的硅膠管連接各組件。早期的灌注式培養(yǎng)裝置為非直接灌注式，即細(xì)胞/支架復(fù)合體直接置于灌注室內(nèi)，其外周與灌

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]利用旋轉(zhuǎn)式生物反應(yīng)器快速擴(kuò)增骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞[J]. 倪明,謝慧琪,陳俊偉,楊志明,秦嶺,李剛.  醫(yī)用生物力學(xué). 2009(01)

碩士論文
[1]脈動(dòng)式灌注中肝臟血管動(dòng)力學(xué)特性研究[D]. 王松麗.天津理工大學(xué) 2017
[2]生物反應(yīng)器攪拌槳槳葉優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 曾昭陽(yáng).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[3]激流式生物反應(yīng)器的流場(chǎng)仿真與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 常保安.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[4]復(fù)合型灌注式生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)與其在構(gòu)建長(zhǎng)節(jié)段組織工程骨中的應(yīng)用[D]. 張宇.第四軍醫(yī)大學(xué) 2012
[5]利用灌注式生物反應(yīng)器體外構(gòu)建大段組織工程骨的研究[D]. 王磊.南方醫(yī)科大學(xué) 2011
[6]血管組織動(dòng)態(tài)培養(yǎng)裝置的實(shí)現(xiàn)與測(cè)控系統(tǒng)研究[D]. 李正美.四川大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3067291