基于超臨界CO 2 發(fā)泡工藝高開孔率PCL/PLA多孔支架的制備及力學性能研究
發(fā)布時間:2021-11-06 15:03
組織工程支架的制備是生物組織工程領域的重點和難點。支架材料要求具有生物相容性和生物可降解性,聚乳酸(PLA)與聚己內(nèi)酯(PCL)作為被FDA批準的可植入人體的生物材料,其具有可再生植物來源性,生物相容性和生物可降解性。PLA具有硬而脆的特性,PCL具有軟而韌的特性,將兩者材料共混能使兩種材料在性能上得到互補。理想的組織工程支架應具有立體的三維多孔結(jié)構,具有相互連通的多孔結(jié)構以有利于細胞在支架上的遷移和生長。超臨界CO2(ScCO2)發(fā)泡是一種制備多孔材料的無污染,低能耗的加工工藝。本文以PCL/PLA共混物為材料,基于超臨界CO2發(fā)泡為技術手段,開展工藝為條件-泡孔結(jié)構-力學性能的關系研究,為研究開拓血管組織工程支架制備技術提供理論基礎與數(shù)據(jù)支撐。全文主要研究內(nèi)容如下:1.高開孔率PCL/PLA多孔支架制備及泡孔結(jié)構調(diào)控。選用PCL與PLA生物材料按70/30的比例進行共混,基于間歇發(fā)泡技術,采用單因素實驗方法分析飽和時間、飽和溫度和飽和壓力對微發(fā)泡材料泡孔結(jié)構的影響。結(jié)果表明隨著飽和時間和飽和壓力的增加泡孔尺寸逐漸減小,泡孔密度增加;隨著飽和溫度的增加泡孔尺寸逐漸增大,泡孔密度減小。...
【文章來源】:鄭州大學河南省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:74 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.4靜電紡絲裝置工作示意圖??
熱致相分離法是采用改變溫度誘導聚合物溶液發(fā)生相分離的過程,之后通??過一定方法去除溶劑從而獲得多孔支架的方法。在TIPS方法中,聚合物以一定??的濃度在高溫下溶于某種溶劑中形成均相溶液,如圖1.5所示,在不同的溫度??下聚合物/溶液雙相體系溶液呈現(xiàn)不同的相形態(tài),當溫度降到臨界點時均勻的聚??合物溶液會進入亞穩(wěn)定或不穩(wěn)定狀態(tài),這時溶液容易發(fā)生液-相分離,此時聚合??物與溶液形成相互連通的兩相分離狀態(tài),之后再一定的條件下使該狀態(tài)下將聚??合物結(jié)構固定,之后去除溶劑從而相互連通的多孔支架[25]。在使用TIPS方法??制備多孔支架時,可以通過控制工藝條件進而控制支架的泡孔結(jié)構[26,27]。此外,??該技術也可以通過控制聚合物的濃度進而控制泡孔形態(tài)。但該技術難以控制支??架內(nèi)部的孔隙分布,而且不易獲得較大的泡孔、制備時間長、效率低,且該方??法使用有機溶劑,對后期細胞生長不利。??Critical??—??I?WastsJe/???、\_嚴纖??§?\?/?^?'?*m^?Curve??S
泡法、連續(xù)發(fā)泡法和注塑發(fā)泡法[33]。??(1)間歇發(fā)泡??間歇發(fā)泡發(fā)是歷史最悠久的一種發(fā)泡工藝。圖1.8為工藝流程圖。發(fā)泡過??程為:首先將樣品放入高壓釜中,之后將超臨界流體通入高壓反應釜中,保溫??保壓一定時間等待氣體溶入聚合物基質(zhì)達到飽和狀態(tài),最后迅速卸壓并冷卻定??型,從而得到多孔支架。在間歇發(fā)泡過程中,由于可以通過精確控制發(fā)泡工藝??進而達到有效控制泡孔結(jié)構,從而該方法得到廣泛應用。??t?Solid?state?Nucleation??inflatable?and?growth?Cell?shape??Sample??Solid?—?一?—??_? ̄叫?r? ̄ ̄i??Gas?cylinder?Autoclave?Oil?balh?Water?tank??圖1.8間歇發(fā)泡工藝流程圖??(2)連續(xù)發(fā)泡法??擠出發(fā)泡是一種生產(chǎn)率最高效的方法,其能實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn),圖1.9為連續(xù)??發(fā)泡系統(tǒng)設備示意圖。聚合物連續(xù)發(fā)泡過程如下:首先聚合物材料從喂料進入??擠出機系統(tǒng),經(jīng)過高溫螺桿使聚合物熔融,在擠出機中間部位連接co2注入系??統(tǒng),當熔融聚合物通過擠出機中間部位時氣體與聚合物進行共混,之后通過擠??出機螺桿的剪切作用使兩相體系充分共混
【參考文獻】:
期刊論文
[1]超臨界CO2發(fā)泡工藝對聚乳酸微孔納米復合材料泡孔結(jié)構的影響[J]. 毛龍,文濤,劉躍軍,姚進. 包裝學報. 2017(04)
[2]n-HA/PA66/CS多孔材料的制備和性能(英文)[J]. 楊菲,羅仲寬,周莉,劉波,王曉銳,李明,丘渭遙,周兆平. 稀有金屬材料與工程. 2016(S1)
[3]超臨界CO2發(fā)泡法制備PLGA多孔組織工程支架[J]. 劉倩倩,唐川,杜哲,關怡新,姚善涇,朱自強. 高分子學報. 2013(02)
[4]超臨界二氧化碳中聚苯乙烯的受限發(fā)泡[J]. 連小松,許志美,劉濤,趙玲. 高分子材料科學與工程. 2012(02)
[5]共混法制備聚丙烯開孔泡沫材料的研究[J]. 曹賢武,何丁,伍巍,黃益威,周南橋. 塑料工業(yè). 2011(08)
[6]微孔(發(fā)泡)塑料的制備方法[J]. 鄧小珍,柳和生. 輕工機械. 2006(02)
[7]組織工程的基本概念[J]. 孫驊,鄭敬民. 腎臟病與透析腎移植雜志. 2005(02)
[8]組織工程學方法體外構建血管的研究[J]. 張燕忠,劉陽,曹誼林,張柏根. 中華實驗外科雜志. 2005(01)
博士論文
[1]聚乳酸多孔支架制備及泡孔結(jié)構與形態(tài)的研究[D]. 陳斌藝.華南理工大學 2014
本文編號:3480045
【文章來源】:鄭州大學河南省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:74 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.4靜電紡絲裝置工作示意圖??
熱致相分離法是采用改變溫度誘導聚合物溶液發(fā)生相分離的過程,之后通??過一定方法去除溶劑從而獲得多孔支架的方法。在TIPS方法中,聚合物以一定??的濃度在高溫下溶于某種溶劑中形成均相溶液,如圖1.5所示,在不同的溫度??下聚合物/溶液雙相體系溶液呈現(xiàn)不同的相形態(tài),當溫度降到臨界點時均勻的聚??合物溶液會進入亞穩(wěn)定或不穩(wěn)定狀態(tài),這時溶液容易發(fā)生液-相分離,此時聚合??物與溶液形成相互連通的兩相分離狀態(tài),之后再一定的條件下使該狀態(tài)下將聚??合物結(jié)構固定,之后去除溶劑從而相互連通的多孔支架[25]。在使用TIPS方法??制備多孔支架時,可以通過控制工藝條件進而控制支架的泡孔結(jié)構[26,27]。此外,??該技術也可以通過控制聚合物的濃度進而控制泡孔形態(tài)。但該技術難以控制支??架內(nèi)部的孔隙分布,而且不易獲得較大的泡孔、制備時間長、效率低,且該方??法使用有機溶劑,對后期細胞生長不利。??Critical??—??I?WastsJe/???、\_嚴纖??§?\?/?^?'?*m^?Curve??S
泡法、連續(xù)發(fā)泡法和注塑發(fā)泡法[33]。??(1)間歇發(fā)泡??間歇發(fā)泡發(fā)是歷史最悠久的一種發(fā)泡工藝。圖1.8為工藝流程圖。發(fā)泡過??程為:首先將樣品放入高壓釜中,之后將超臨界流體通入高壓反應釜中,保溫??保壓一定時間等待氣體溶入聚合物基質(zhì)達到飽和狀態(tài),最后迅速卸壓并冷卻定??型,從而得到多孔支架。在間歇發(fā)泡過程中,由于可以通過精確控制發(fā)泡工藝??進而達到有效控制泡孔結(jié)構,從而該方法得到廣泛應用。??t?Solid?state?Nucleation??inflatable?and?growth?Cell?shape??Sample??Solid?—?一?—??_? ̄叫?r? ̄ ̄i??Gas?cylinder?Autoclave?Oil?balh?Water?tank??圖1.8間歇發(fā)泡工藝流程圖??(2)連續(xù)發(fā)泡法??擠出發(fā)泡是一種生產(chǎn)率最高效的方法,其能實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn),圖1.9為連續(xù)??發(fā)泡系統(tǒng)設備示意圖。聚合物連續(xù)發(fā)泡過程如下:首先聚合物材料從喂料進入??擠出機系統(tǒng),經(jīng)過高溫螺桿使聚合物熔融,在擠出機中間部位連接co2注入系??統(tǒng),當熔融聚合物通過擠出機中間部位時氣體與聚合物進行共混,之后通過擠??出機螺桿的剪切作用使兩相體系充分共混
【參考文獻】:
期刊論文
[1]超臨界CO2發(fā)泡工藝對聚乳酸微孔納米復合材料泡孔結(jié)構的影響[J]. 毛龍,文濤,劉躍軍,姚進. 包裝學報. 2017(04)
[2]n-HA/PA66/CS多孔材料的制備和性能(英文)[J]. 楊菲,羅仲寬,周莉,劉波,王曉銳,李明,丘渭遙,周兆平. 稀有金屬材料與工程. 2016(S1)
[3]超臨界CO2發(fā)泡法制備PLGA多孔組織工程支架[J]. 劉倩倩,唐川,杜哲,關怡新,姚善涇,朱自強. 高分子學報. 2013(02)
[4]超臨界二氧化碳中聚苯乙烯的受限發(fā)泡[J]. 連小松,許志美,劉濤,趙玲. 高分子材料科學與工程. 2012(02)
[5]共混法制備聚丙烯開孔泡沫材料的研究[J]. 曹賢武,何丁,伍巍,黃益威,周南橋. 塑料工業(yè). 2011(08)
[6]微孔(發(fā)泡)塑料的制備方法[J]. 鄧小珍,柳和生. 輕工機械. 2006(02)
[7]組織工程的基本概念[J]. 孫驊,鄭敬民. 腎臟病與透析腎移植雜志. 2005(02)
[8]組織工程學方法體外構建血管的研究[J]. 張燕忠,劉陽,曹誼林,張柏根. 中華實驗外科雜志. 2005(01)
博士論文
[1]聚乳酸多孔支架制備及泡孔結(jié)構與形態(tài)的研究[D]. 陳斌藝.華南理工大學 2014
本文編號:3480045
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