3D打印海藻酸鈉/聚賴氨酸/生物活性玻璃支架及其成骨性能研究
發(fā)布時(shí)間:2022-01-26 00:02
骨是人體不可或缺的組成部分,發(fā)揮著重要的作用,但由于創(chuàng)傷、腫瘤切除、老齡化等問題造成骨缺損,影響了人們的正常生活,因此骨缺損修復(fù)越來越受到重視。傳統(tǒng)治療骨缺損的自體骨移植和異體骨移植均存在一定的不足,尋找有效的修復(fù)替代材料成為骨修復(fù)領(lǐng)域亟待解決的問題。隨著對(duì)生物材料的不斷研究,采用可降解生物材料構(gòu)建組織工程支架實(shí)現(xiàn)骨修復(fù),已經(jīng)成為該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。在構(gòu)建骨修復(fù)支架時(shí),需要在成分和結(jié)構(gòu)上對(duì)天然骨進(jìn)行仿生來實(shí)現(xiàn)良好的生物相容性和成骨特性。海藻酸鈉、聚賴氨酸具有良好的生物相容性,能夠有效促進(jìn)細(xì)胞增殖,58s生物活性玻璃具有較好的生物活性并且可以激活相關(guān)成骨基因來實(shí)現(xiàn)骨修復(fù)。同時(shí),3d打印成型方法可以調(diào)控材料的結(jié)構(gòu),對(duì)支架進(jìn)行更好的仿生,促進(jìn)骨組織長入。本文圍繞海藻酸鈉/聚賴氨酸/生物活性玻璃復(fù)合支架的制備進(jìn)行研究,在結(jié)構(gòu)和材料上進(jìn)行設(shè)計(jì),成功構(gòu)建出具有良好骨修復(fù)性能的組織工程支架。主要研究內(nèi)容分成以下三個(gè)部分:首先將海藻酸鈉、聚賴氨酸共混獲得均勻的漿料,利用3d打印成型,制備出海藻酸鈉/聚賴氨酸復(fù)合支架。采用鈣離子、戊二醛和EDC/NHS三種方式對(duì)體系進(jìn)行后處理,探究最合適的后處理方式。綜合...
【文章來源】:華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:95 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
骨的內(nèi)部結(jié)構(gòu)[9]
第一章緒論51.3骨修復(fù)支架雖說骨骼自身具有自愈合的能力,仍有百分之五到百分之十的小尺寸骨缺損難以自身修復(fù)或者生長緩慢,且大部分的缺損都為大尺寸,基本上沒有辦法自愈,通過手術(shù)認(rèn)為調(diào)控才能逐漸康復(fù)[20]。它的構(gòu)建和作用機(jī)制如圖1-2所示[21]。圖1-2組織工程修復(fù)支架的應(yīng)用[21]Fig.1-2Applicationoftissueengineeringrepairscaffold[21]由于臨床上自體骨和異體骨在修復(fù)過程中的缺點(diǎn),研究和開發(fā)人工合成的骨支架已經(jīng)成為國際研究熱點(diǎn)[22]。理想支架需要以下滿足,如圖1-3所示[23]:無細(xì)胞毒性,具有良好的生物相容性并且降解產(chǎn)物無毒;內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通多孔,孔徑不宜少于100微米,否則細(xì)胞運(yùn)動(dòng)困難、不利于細(xì)胞活動(dòng)和新組織的產(chǎn)生;支架材料應(yīng)能夠和細(xì)胞結(jié)合緊密,細(xì)胞能順著材料生長,并且使細(xì)胞狀態(tài)和活性更優(yōu);機(jī)械性能和降解速率需要合適,需要具有合適的彈性模量,否則材料難以與人體相結(jié)合,也需要有合適的降解速率,能夠匹配骨的生成速度,否則仍難以達(dá)到修復(fù)效果;可以控制其形狀,允許滅菌消毒且自身性質(zhì)不發(fā)生改變,可用于體內(nèi)體外骨生長的3D模板[24]。
華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文6圖1-3對(duì)支架性能產(chǎn)生影響的因素[23]Fig.1-3Factorsaffectingtheperformanceofthescaffold[23]1.3.1材料介導(dǎo)骨組織再生機(jī)制支架在植入到人體后,對(duì)于缺損部位能夠起到填補(bǔ)的作用,并且材料還有生物活性等其他附加的性質(zhì),跟人體組織相互協(xié)同,促進(jìn)組織再生,最后在人體長出新骨后,被降解吸收[23]。材料在植入人體后,血液和組織間液中的蛋白快速吸附到材料表面形成基質(zhì),同時(shí)細(xì)胞在轉(zhuǎn)移過程中有抗原呈遞,造成炎癥反應(yīng),不過通常是在手術(shù)的早期,因此在手術(shù)過程中也需要做好方法,改善感染的情況。因?yàn)橹踩塍w是從外界植入,免疫細(xì)胞比如破骨細(xì)胞等會(huì)分泌相關(guān)的因子來使材料崩解,調(diào)節(jié)局部環(huán)境,因此材料的力學(xué)性質(zhì)也是很關(guān)鍵的因素。當(dāng)免疫環(huán)境改變時(shí),成骨細(xì)胞會(huì)被啟動(dòng),在材料上形成新骨,直到和人體骨組織長成一個(gè)整體[25]。1.3.2骨修復(fù)支架材料骨修復(fù)材料根據(jù)不同的來源可以分成三類即天然、人工、復(fù)合[26]。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Modification of tubular chitosan-based peripheral nerve implants: applications for simple or more complex approaches[J]. Nina Dietzmeyer,Maria F?rthmann,Claudia Grothe,Kirsten Haastert-Talini. Neural Regeneration Research. 2020(08)
[2]Bone biomaterials and interactions with stem cells[J]. Chengde Gao,Shuping Peng,Pei Feng,Cijun Shuai. Bone Research. 2017(04)
[3]模擬體液仿生礦化法制備的羥磷灰石-殼聚糖支架的性能研究[J]. 許可,趙艷紅,李洪發(fā). 華西口腔醫(yī)學(xué)雜志. 2016(01)
[4]Nanomaterials and bone regeneration[J]. Tao Gong,Jing Xie,Jinfeng Liao,Tao Zhang,Shiyu Lin,Yunfeng Lin. Bone Research. 2015(03)
本文編號(hào):3609420
【文章來源】:華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:95 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
骨的內(nèi)部結(jié)構(gòu)[9]
第一章緒論51.3骨修復(fù)支架雖說骨骼自身具有自愈合的能力,仍有百分之五到百分之十的小尺寸骨缺損難以自身修復(fù)或者生長緩慢,且大部分的缺損都為大尺寸,基本上沒有辦法自愈,通過手術(shù)認(rèn)為調(diào)控才能逐漸康復(fù)[20]。它的構(gòu)建和作用機(jī)制如圖1-2所示[21]。圖1-2組織工程修復(fù)支架的應(yīng)用[21]Fig.1-2Applicationoftissueengineeringrepairscaffold[21]由于臨床上自體骨和異體骨在修復(fù)過程中的缺點(diǎn),研究和開發(fā)人工合成的骨支架已經(jīng)成為國際研究熱點(diǎn)[22]。理想支架需要以下滿足,如圖1-3所示[23]:無細(xì)胞毒性,具有良好的生物相容性并且降解產(chǎn)物無毒;內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通多孔,孔徑不宜少于100微米,否則細(xì)胞運(yùn)動(dòng)困難、不利于細(xì)胞活動(dòng)和新組織的產(chǎn)生;支架材料應(yīng)能夠和細(xì)胞結(jié)合緊密,細(xì)胞能順著材料生長,并且使細(xì)胞狀態(tài)和活性更優(yōu);機(jī)械性能和降解速率需要合適,需要具有合適的彈性模量,否則材料難以與人體相結(jié)合,也需要有合適的降解速率,能夠匹配骨的生成速度,否則仍難以達(dá)到修復(fù)效果;可以控制其形狀,允許滅菌消毒且自身性質(zhì)不發(fā)生改變,可用于體內(nèi)體外骨生長的3D模板[24]。
華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文6圖1-3對(duì)支架性能產(chǎn)生影響的因素[23]Fig.1-3Factorsaffectingtheperformanceofthescaffold[23]1.3.1材料介導(dǎo)骨組織再生機(jī)制支架在植入到人體后,對(duì)于缺損部位能夠起到填補(bǔ)的作用,并且材料還有生物活性等其他附加的性質(zhì),跟人體組織相互協(xié)同,促進(jìn)組織再生,最后在人體長出新骨后,被降解吸收[23]。材料在植入人體后,血液和組織間液中的蛋白快速吸附到材料表面形成基質(zhì),同時(shí)細(xì)胞在轉(zhuǎn)移過程中有抗原呈遞,造成炎癥反應(yīng),不過通常是在手術(shù)的早期,因此在手術(shù)過程中也需要做好方法,改善感染的情況。因?yàn)橹踩塍w是從外界植入,免疫細(xì)胞比如破骨細(xì)胞等會(huì)分泌相關(guān)的因子來使材料崩解,調(diào)節(jié)局部環(huán)境,因此材料的力學(xué)性質(zhì)也是很關(guān)鍵的因素。當(dāng)免疫環(huán)境改變時(shí),成骨細(xì)胞會(huì)被啟動(dòng),在材料上形成新骨,直到和人體骨組織長成一個(gè)整體[25]。1.3.2骨修復(fù)支架材料骨修復(fù)材料根據(jù)不同的來源可以分成三類即天然、人工、復(fù)合[26]。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Modification of tubular chitosan-based peripheral nerve implants: applications for simple or more complex approaches[J]. Nina Dietzmeyer,Maria F?rthmann,Claudia Grothe,Kirsten Haastert-Talini. Neural Regeneration Research. 2020(08)
[2]Bone biomaterials and interactions with stem cells[J]. Chengde Gao,Shuping Peng,Pei Feng,Cijun Shuai. Bone Research. 2017(04)
[3]模擬體液仿生礦化法制備的羥磷灰石-殼聚糖支架的性能研究[J]. 許可,趙艷紅,李洪發(fā). 華西口腔醫(yī)學(xué)雜志. 2016(01)
[4]Nanomaterials and bone regeneration[J]. Tao Gong,Jing Xie,Jinfeng Liao,Tao Zhang,Shiyu Lin,Yunfeng Lin. Bone Research. 2015(03)
本文編號(hào):3609420
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