【摘要】：人工骨仿生支架是人體骨骼缺損后的功能和形態(tài)的替代物,根據(jù)結(jié)構(gòu)仿生學(xué)的要求,人工骨支架內(nèi)部微結(jié)構(gòu)應(yīng)該有與自然骨相似的非均勻分布的梯度孔隙結(jié)構(gòu),以滿足機(jī)械性能和生物活性的需求。本文主要對人工骨支架內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿生設(shè)計(jì),并對其力學(xué)性能和流場分布進(jìn)行研究分析。分析了骨的內(nèi)部結(jié)構(gòu),包括松質(zhì)骨結(jié)構(gòu)和密質(zhì)骨結(jié)構(gòu),探討了國內(nèi)外學(xué)者對兩種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和建模方法,并在此基礎(chǔ)上得到人工骨內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化模型,該模型包括松質(zhì)骨和密質(zhì)骨兩種結(jié)構(gòu)特性。利用有限元分析軟件Abaqus分析了人工骨支架內(nèi)部結(jié)構(gòu)力學(xué)性能。與只含密質(zhì)骨結(jié)構(gòu)的模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比分析,對比了兩種支架結(jié)構(gòu)和三種常見材料屬性在單腿站立和緩慢行走工況條件下應(yīng)力、位移、應(yīng)變等參量,認(rèn)為在承重骨材料選擇時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮羥基磷灰石材料和生物活性玻璃材料,緩慢行走工況下的受力有利于骨量的增長和缺陷修復(fù)。選擇了適合人工骨支架內(nèi)部流場分析的計(jì)算方法,即格子Boltzmann方法。介紹了該方法的原理和基于該方法開發(fā)的Xflow軟件。為人工骨支架內(nèi)部流場分析提供理論支撐。利用Xflow軟件對人工骨支架內(nèi)的流場進(jìn)行模擬分析,得出人工骨支架內(nèi)部的流速分布、壓力場分布和壁面剪切力值,并和前人結(jié)果進(jìn)行比較,證明Xflow軟件的可靠性。分析了兩種模型結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣,為體外培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)打下一定的理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R318
【圖文】：

圖 1-1 灌注式生物反應(yīng)器示意圖圖 1-2 骨再生過程示意圖[7]支架材料的生物支架材料包括天然高分子材料、人工合成高分子材料等材料[8]。天然聚合物材料具有生物相容性和生物活性等優(yōu)點(diǎn)生長。然而，由于其機(jī)械強(qiáng)度低，加工制造能力有限，自然所以在負(fù)重骨中較少采用。人工合成高分子材料和無機(jī)材料損傷骨頭支架 成骨細(xì)胞可生物降解聚合物新骨降解再生骨

第 1 章 緒 論SCs）和脂肪源干細(xì)胞（ADSCs）。骨組織工程的研究內(nèi)容包括：生物選取、生物支架的設(shè)計(jì)制備、細(xì)胞因子以及體外培養(yǎng)。以下對骨組織工的研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)。圖 1-1 灌注式生物反應(yīng)器示意圖流體泵出口管開關(guān)入口管燒瓶營養(yǎng)液 支架支架 成骨細(xì)胞新骨再生骨

圖 1-4 β-磷酸三鈣載體顯微結(jié)構(gòu)觀察圖米材料材料的優(yōu)點(diǎn)是：生物降解性好、組織相容性好、材料溶解性好。常括納米羥基磷灰石（Nano-HA，nHA）復(fù)合材料，如 nHA/膠原復(fù)合蛋白復(fù)合材料、nHA/明膠復(fù)合材料、nHA/聚乳酸復(fù)合材料、nHA/BM蛋白）復(fù)合材料、nHA/VEGF（血管內(nèi)皮生長因子）復(fù)合材料。物支架的設(shè)計(jì)的研究中，在生物支架的設(shè)計(jì)中多是將密質(zhì)骨和松質(zhì)骨分開研究，者的區(qū)別，選用統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)形狀構(gòu)成骨支架。交通大學(xué)徐尚龍等采用 MATLAB、Mimics 和 PROE 軟件獲得了骨組行了三維重建和輔助設(shè)計(jì)，獲得了骨微管重建的三維結(jié)構(gòu)。并與根量守恒和流量守恒原理設(shè)計(jì)的骨微管系統(tǒng)進(jìn)行比較。結(jié)果表明，重

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2746609