發(fā)布時(shí)間：2017-06-22 13:00

  本文關(guān)鍵詞：骨骼生物支架的3D打印和纖維纏繞成型及性能分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：修復(fù)骨缺損一直是臨床研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn),目前骨組織工程是骨缺損修復(fù)的一項(xiàng)重要方法,其中作為人工細(xì)胞外基質(zhì)的生物支架是骨組織工程的核心。但當(dāng)前骨支架還存在生物相容性差、支架結(jié)構(gòu)的制備效率低和支架力學(xué)性能差等缺點(diǎn),制約了生物支架的醫(yī)學(xué)應(yīng)用。本課題旨在通過(guò)對(duì)3D打印和纖維纏繞兩種骨組織生物支架成型方法的研究,探索生物支架材料、孔隙率、結(jié)構(gòu)等與力學(xué)性能之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián),為骨骼生物支架的成型和應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。針對(duì)骨骼生物支架孔隙高度互聯(lián)的需求,本文提出了一種孔隙互聯(lián)生物支架的建模方法。在分析不同孔隙連通方式的力學(xué)性能及成型工藝性的基礎(chǔ)上,利用SolidWorks建立了內(nèi)部有三個(gè)方向相互連通孔隙的生物支架模型。為提高模型的抗壓性能,在ANASYS中采用面響應(yīng)法對(duì)支架模型的軸向、徑向和環(huán)向孔直徑進(jìn)行了優(yōu)化,得到三種孔隙率下力學(xué)性能最佳且符合細(xì)胞培養(yǎng)要求的骨組織生物支架模型。比較分析了不同生物醫(yī)用材料的優(yōu)缺點(diǎn),確定了本課題研究所需的三種生物材料:羥基磷灰石、聚乳酸和聚己內(nèi)酯,并通過(guò)資料調(diào)研與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式確定了三種材料的配比。針對(duì)3D打印和纖維纏繞兩種工藝成型方法,分別設(shè)計(jì)了3D打印正交實(shí)驗(yàn)和纖維纏繞正交實(shí)驗(yàn),獲得了生物支架制品,分析了影響成型效率的主要因素,給出了提高支架成型效率各因素水平值的推薦組合。并從成型效率、成本、可實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)類型等多角度對(duì)兩種成型方法進(jìn)行了綜合對(duì)比。對(duì)成型支架的表面形貌、孔徑大小、成分組成、孔隙率、密度和力學(xué)性能等分別進(jìn)行了測(cè)試,通過(guò)掃描電鏡試驗(yàn)表征了支架表面形貌以及大孔和微孔的平均尺寸,發(fā)現(xiàn)3D打印成型支架的孔隙連通性優(yōu)于纖維纏繞成型支架;通過(guò)X-射線衍射試驗(yàn)的物相分析表征了支架的成分組成,驗(yàn)證了本文所用的支架材料的生物相容性;通過(guò)排沙法測(cè)定了支架的孔隙率和密度,發(fā)現(xiàn)3D打印的骨骼支架的平均密度約為纖維纏繞成型的支架的2倍;通過(guò)單軸拉伸試驗(yàn)和單軸壓縮試驗(yàn)測(cè)定了支架的力學(xué)性能,發(fā)現(xiàn)3D打印成型的支架壓縮性能優(yōu)于纖維纏繞成型的支架。實(shí)驗(yàn)證明了本文所提出的支架成型工藝與方法的可行性。
【關(guān)鍵詞】：骨骼支架 3D打印 纖維纏繞 復(fù)合材料
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R318.08;TP391.73;R687
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題的來(lái)源與背景9-11
• 1.1.1 課題的來(lái)源9
• 1.1.2 課題研究的意義9-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述的簡(jiǎn)析17
• 1.3 本課題的主要研究?jī)?nèi)容17-19
• 第2章 骨骼生物支架建模與仿真分析19-33
• 2.1 硬骨組織結(jié)構(gòu)的研究19-20
• 2.2 骨骼生物支架建模與仿真分析20-25
• 2.3 骨骼生物支架結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化25-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第3章 骨骼生物支架的制備33-54
• 3.1 骨骼生物支架成型材料的制備33-38
• 3.1.1 骨骼生物支架成型材料的選擇33-35
• 3.1.2 骨骼生物支架成型材料的制備35-38
• 3.2 3D打印成型骨骼生物支架38-43
• 3.2.1 3D打印實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)38
• 3.2.2 3D打印實(shí)驗(yàn)原料及儀器38-39
• 3.2.3 3D打印實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果39-43
• 3.3 纖維纏繞成型骨骼生物支架43-52
• 3.3.1 纖維纏繞實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)43
• 3.3.2 纖維纏繞實(shí)驗(yàn)原料及儀器43-44
• 3.3.3 纖維纏繞實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果44-52
• 3.4 兩種成型方法的對(duì)比分析52-53
• 3.5 本章小結(jié)53-54
• 第4章 骨骼生物支架的表征和分析54-74
• 4.1 骨骼支架的掃描電鏡表征54-58
• 4.1.1 測(cè)試儀器54
• 4.1.2 3D打印支架的SEM表征分析54-58
• 4.1.3 纖維纏繞支架的SEM表征分析58
• 4.2 骨骼支架的X-射線衍射表征58-61
• 4.2.1 測(cè)試儀器58
• 4.2.2 3D打印支架的XRD測(cè)試分析58-60
• 4.2.3 纖維纏繞支架的XRD測(cè)試分析60-61
• 4.3 骨骼支架的孔隙率和密度測(cè)定61-66
• 4.3.1 測(cè)試方法與儀器61-62
• 4.3.2 D打印支架的孔隙率和密度測(cè)定62-64
• 4.3.3 纖維纏繞支架的孔隙率和密度測(cè)定64-66
• 4.4 骨骼支架的力學(xué)性能測(cè)定66-73
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)方法與儀器66-67
• 4.4.2 3D打印支架的力學(xué)性能測(cè)定67-71
• 4.4.3 纖維纏繞支架的力學(xué)性能測(cè)定71-73
• 4.5 本章小結(jié)73-74
• 結(jié)論74-76
• 參考文獻(xiàn)76-82
• 致謝82

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