【摘要】：目的:用3D打印技術(shù)制備一種新型PLA-PEG-RPM(聚乳酸-聚乙二醇-雷帕霉素)生物可降解血管支架并評估其生物相容性,為生物可降解支架的后續(xù)動物實(shí)驗(yàn)?臨床試驗(yàn)研究提供研究基礎(chǔ)。方法:通過3D max軟件對血管支架進(jìn)行建模,導(dǎo)出為光固化立體造型術(shù)(Stereolithograp Hy,STL)格式。使用雙螺桿擠出機(jī)將不同配比的聚乳酸(polylactic acid,PLA)、聚乙二醇(Polyethylene glycol,PEG)、雷帕霉素(Rapamycin,RPM)擠出造粒。材料粒子經(jīng)3D打印拉絲機(jī)拉絲得到3D打印線料。使用熔融沉積造型技術(shù)(Fused Deposition Modeling,FDM)打印出支架。使用壓力泵和球囊測量支架發(fā)生斷裂時的擴(kuò)張壓力,以評估各組支架的韌性并找出韌性最佳的支架組。對該組支架的降解情況進(jìn)行長期觀察,測量支架降解后質(zhì)量和浸提液的p H變化。用傅里葉變換紅外光譜(Fourier Transform infrared spectroscopy,FITC)鑒定支架所含物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和分析支架所含物質(zhì)的官能團(tuán)。用差示掃描量熱法(differential scanning calorimetry,DSC)分析支架中所含藥物雷帕霉素的情況,并探究經(jīng)過3D打印后支架中聚合物的熔融行為是否有所改變。提取豬的骨髓干細(xì)胞,誘導(dǎo)分化成血管平滑肌細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞,并用α-actin(α-平滑肌肌動蛋白)和v WF(第Ⅷ因子相關(guān)抗原)分別鑒定。用制備的各組支架分別與血管平滑肌細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)行共同培養(yǎng),觀察細(xì)胞在支架上的分布情況。各組支架分別與血管平滑肌細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)行共同培養(yǎng)8天,隔天利用MTT法分析支架上的活細(xì)胞量,再根據(jù)國家安全性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的毒性標(biāo)準(zhǔn)對各組結(jié)果進(jìn)行分級,評估細(xì)胞在各組支架上的活性。通過支架材料與冠脈內(nèi)皮細(xì)胞的共培養(yǎng),以細(xì)胞計數(shù)的方式計算不同材料表面細(xì)胞粘附的數(shù)量和懸浮細(xì)胞數(shù)量,評估支架材料是否有利于細(xì)胞的粘附與生長。通過檢測OD值間接測量血紅蛋白釋放量,觀察各組支架的溶血率,以評估支架的血液相容性。用富含血小板的血漿接觸材料30min,在掃描電鏡下觀察各組支架上的血小板粘附數(shù)量,以評估支架抗血小板的能力。結(jié)果:1.測得韌性最佳的PLA-PEG混合物質(zhì)量比例為90%。2.含有PEG的樣品短期內(nèi)質(zhì)量下降明顯。單純PLA支架降解速度最快,PLAPEG-RPM支架降解速度次之,最慢的是雷帕霉素涂層PLA-PEG支架。(P0.05)3.FITC實(shí)驗(yàn)證明經(jīng)過3D打印處理,PEG對PLA的結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)有影響。PLAPEG-RPM支架保留了雷帕霉素的固有結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)。4.DSC分析顯示PLA的熔融溫度因PEG的添加而降低,PEG改善了聚乳酸的熱穩(wěn)定性。RPM經(jīng)過3D打印處理后依然保留其熔融峰。5.內(nèi)皮細(xì)胞在PLA支架、PLA-PEG支架、PLA-PEG-RPM支架上均分布均勻且密集,生長狀態(tài)良好,平滑肌細(xì)胞的細(xì)胞在PLA、PLA-PEG支架表面貼壁生長且覆蓋支架表面,分布均勻,生長良好,在PLA-PEG-RPM支架上細(xì)胞數(shù)量減少,分布欠均勻。6.在分別培養(yǎng)2、4、6、8天后,各組支架浸提液中生長的內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞的細(xì)胞毒性級別都在0.9和1.3之間。7.PLA支架組、PLA-PEG-RPM支架組和對照組黏附細(xì)胞個數(shù)分別為(36.675±9.98)×104個、(35.25±7.14)×104個、(34.00±10.68)×104個,未黏附細(xì)胞個數(shù)分別為(2.74±0.40)×104個、(2.50±2.38)×104個、(4.1±1.85)×104個,細(xì)胞黏附率分別為93.05%、93.38%、89.24%。(P0.05)8.PLA-PEG支架組溶血率HR為4.132%。PLA-PEG-RPM支架組溶血率HR為2.686%。9.PLA-PEG支架、PLA-PEG-RPM支架表面血小板均勻分布,有部分血小板發(fā)生聚集現(xiàn)象。結(jié)論:1.適量的PEG能幫助PLA克服脆性。雷帕霉素涂層能延緩聚乳酸降解過程。含有PEG的支架短期內(nèi)質(zhì)量下降較快。經(jīng)過3D打印處理,PEG對PLA的結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)有影響。經(jīng)過3D打印處理,雷帕霉素保留固有結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)和熔融峰。3D打印技術(shù)制備PLA-PEG-RPM支架具有可行性。2.PLA-PEG-RPM支架的內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞毒性級別分別在國家安全標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi)。PLA-PEG-RPM支架對細(xì)胞黏附能力沒有較大影響,PLAPEG-RPM支架不會影響內(nèi)皮化。血小板吸附試驗(yàn)證明PLA-PEG-RPM支架對血小板的分布和聚集沒有顯著影響。PLA-PEG-RPM支架生物相容性良好,可用于體內(nèi)實(shí)驗(yàn)。
【圖文】：

3.1 3D 打印支架材料的設(shè)計3.1.1 3D 打印技術(shù)的選擇熔融沉積造型技術(shù)(Fused Deposition Modeling,FDM)由 CrumpS 在 1988 發(fā)明,具有操作簡單、打印速度快等優(yōu)勢。因此,在實(shí)際應(yīng)用中,FDM 技術(shù)逐漸為了 3D 打印技術(shù)中最常見的技術(shù)[54]。FDM 工作原理是將已經(jīng)提前由拉絲機(jī)加工成線的材料,抽送至熱熔噴頭。頭內(nèi)溫度由加熱組件和溫控設(shè)備共同控制,略微高于材料的熔點(diǎn)。噴頭由電腦制,按照電腦內(nèi)軟件預(yù)定的軌跡運(yùn)動,與此同時線性材料加熱成熔融液體狀態(tài),著噴嘴運(yùn)動軌跡流出。材料自噴嘴擠出后,在室溫下逐漸冷卻并凝固,最終堆疊電腦軟件建模所設(shè)計的模樣。3D打印設(shè)備的零件組成和工作原理如圖 3-1所示

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文體。它對材料的物理性能和熔點(diǎn)有嚴(yán)格的限制,制約了能使用的材料種類。3.1.2 3D 打印材料——聚乳酸的改性傳統(tǒng) FDM3D 打印技術(shù)只使用單一材料制成的線材進(jìn)行 3d 打印,但是面對日益增長的復(fù)合材料需求,很多情況下,單一的材料所具有的特性并不能滿足需要。聚乳酸是目前常見的 3D 打印生物材料,雖然具有杰出的生物降解性能,但因?yàn)槠洳牧媳旧泶嬖诖嘈源�、塑形難等缺點(diǎn),限制了聚乳酸在醫(yī)學(xué) 3D 打印中的運(yùn)用。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R543;R318.08

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

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本文編號：2601947