【摘要】：組織工程支架作為細胞生長的載體,在組織工程再生組織的研究中具有非常重要的地位。傳統(tǒng)方法在三維支架的理論研究與制備技術方面均已趨于成熟,但制備過程仍存在工藝復雜,有機溶劑難以去除,制備條件不利于保持生物分子活性等問題。近年來,超臨界二氧化碳流體技術利用優(yōu)越的傳質性與環(huán)境友好性,已廣泛用于制備各種三維結構的組織工程支架,其中以超臨界發(fā)泡技術最為經(jīng)典。三維多孔支架在超臨界發(fā)泡技術制備過程中,泡孔形貌受材料性質、致孔劑種類及工藝參數(shù)等方面的影響。本文就采用該技術制備的多孔支架研究進展及存在的問題進行綜述,同時對該技術控制泡孔形貌的發(fā)展方向提出展望。
【圖文】：

核與增長直接影響發(fā)泡材料的泡孔形貌與結構，根據(jù)經(jīng)典成核理論［26］，均相成核中，每個分子均可能成為成核點，具有最理想的成核密度與泡孔半徑，同時所需克服的自由能也是最大的，單位體積和時間內，均相成核率和成核位點數(shù)與氣體分子濃度成正比［27］。由于在不同相之間存在一個低能點，異相成核將在此處發(fā)生相變，如致孔劑，填料及殘留有機溶劑均可成為異相成核點引發(fā)異相成核。雖然異相成核能壘遠低于均相成核，但在遠離異相成核的區(qū)域同樣可以發(fā)生均相成核，只是異相成核優(yōu)先發(fā)生，即混合成核模型。圖1SCFF制備組織工程支架原理圖Fig．1SchematicofSCFFmanufacturetissueengineeringscaffold468

4期馬騰，等:超臨界二氧化碳流體發(fā)泡技術制備組織工程支架及其泡孔形貌控制研究進展蜂窩模型［28］(見圖2)從理論上解釋了泡孔生長現(xiàn)象:當氣核形成后，基質中過飽和的氣體會優(yōu)先擴散到氣核中，增大氣核內壓，引起泡孔生長，材料基質中的氣體濃度不斷降低，形成一個濃度邊界層(Cw)，在濃度邊界層外，氣體濃度不變(C∞)。當進一步降壓時，一部分過飽和的氣體從已成核的位點擴散到氣核中，引起泡孔增長，另一部分氣體是否產(chǎn)生新的成核位點，取決于已存在的濃度邊界層與需要成核位點之間的距離，若新成核位點遠離濃度邊界層，則產(chǎn)生新的成核位點，反之不產(chǎn)生。盧等通過建立泡孔生長的數(shù)學模型，得到聚合物/SCFF體系的控制方程，發(fā)現(xiàn)泡孔生長的動力源于泡孔內壓力，其主要取決于發(fā)泡劑含量及擴散系數(shù)，而熔體壓力是泡孔生長的阻力［29］。圖2蜂窩模型示意Fig．2Schematicofcellmodel2材料對泡孔形貌的影響2.1材料性能的影響適合用SCFF處理的材料為無定形［11］或結晶度低的半晶型材料［30］，，若發(fā)泡溫度高于材料的熔融溫度，晶型材料也可以用scCO2制備多孔支架材料。這是因為小分子氣體在聚合物中的擴散受三種主要因素影響［31］:聚合物的自由體積，聚合物分子鏈的活動能力以及聚合物與擴散氣體間的相互作用。聚合物的自由體積是氣體擴散到聚合物內部的基礎，在外力作用下，由于聚合物分子鏈具有活動性能，小分子氣體從一個自由體積擴散到另一個，形成氣體濃度梯度，而聚合物與氣體間的相互作用包括二者間的界面張力與相互作用。(1)無定形材料材料分子結構的自由空間較多，利于更多的scCO2填入材料中，使分子鏈相互分離，具有可移動性，降低玻璃化溫度。(2)半晶型材料主要發(fā)生混合型成核，

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