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超临界二氧化碳发泡技术制备PLGA多孔组织工程支架研究
作 者: 刘倩倩
导 师: 关怡新
学 校: 浙江大学
专 业: 生物化工
关键词: 超临界二氧化碳 发泡 颗粒滤沥 PLGA 多孔支架 组织工程
分类号: R318.08
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要
支架作为组织工程的基本要素之一,其制备过程的开发是目前组织工程领域的研究热点。利用超临界流体技术制备生物可降解多孔支架,过程中能有效避免传统制备方法中有机溶剂的使用和高温操作条件,在组织工程及医用材料领域具有广阔的应用前景。本文以聚(乳酸-乙醇酸)共聚物(PLGA)为研究对象,采用超临界二氧化碳(SC-CO2)发泡法并结合NaCl颗粒滤沥,制备得到了具有高连通孔隙率的PLGA多孔支架,并对支架性质进行了表征。首先对PLGA单组分SC-C02发泡进行了研究,包括聚合物的组成及分子量. SC-CO2发泡过程温度、压力及泄压速率对泡孔形成的影响。PLGA分子量高时形成泡孔的孔径较为均一,且泡孔平均孔径以及连通孔隙率均随PLGA中乳酸含量的增加而增大;提高过程压力易形成孔径小泡孔密度高的微孔结构材料;降低泄压速率,泡孔易合并形成大孔;聚合物处于高弹态时,发泡温度较低时易形成特殊的多面体大孔结构,而当温度较高时,泡孔塌缩形成球形微孔结构,且泡孔尺寸随着温度升高而增大。通过改变SC-CO2发泡过程参数可以制备具有特定孔尺寸和形貌的PLGA多孔支架,实现泡孔在5-500μm范围内的连续调控。在PLGA单组分发泡实验的基础上,引入NaCl作为致孔剂,采用SC-CO2发泡/颗粒滤沥法制备PLGA多孔支架,研究了NaCl的粒径及加入量对支架孔形貌的影响.NaCl的加入使得PLGA多孔支架形成尺寸在5-10μm以及100-250μm两种不同结构的泡孔,这两种结构的泡孔分别由PLGA在SC-CO2中发泡和NaCl洗脱的印迹所产生的。提高NaCl加入量,支架的总孔隙率增大且泡孔之间的连通性增强;采用较大粒径的NaCl与PLGA混合时,制备得到的多孔支架具有更高的连通孔隙率。利用SC-CO2发泡/颗粒滤沥法能制备出连通孔隙率高达80-90%的PLGA多孔支架,改善了PLGA单组分发泡中存在泡孔连通率低的问题。最后,研究了PLGA多孔支架的体外降解行为和生物相容性。PLGA的降解属于本体降解,在降解初期能够在较长时间内(乳酸和乙醇酸比例为85:15时,约为12周)维持支架的形貌和重量,并PLGA的降解速率能够通过乳酸和乙醇酸配比的不同来调节。本文制备得到的PLGA多孔支架对细胞无毒害,可以应用于组织工程细胞培养中。
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全文目录
致谢 6-7 摘要 7-8 Abstract 8-12 第一章 文献综述 12-30 1.1 组织工程学概况 12-13 1.2 组织工程支架材料 13-16 1.2.1 组织工程支架材料的要求 13-14 1.2.2 组织工程支架材料的分类 14-16 1.3 多孔材料的制备方法 16-18 1.3.1 传统制备方法 16-18 1.3.2 气体发泡法 18 1.4 超临界流体发泡技术制备多孔组织工程支架 18-27 1.4.1 超临界流体性质 18-19 1.4.2 超临界流体与聚合物的相互作用 19-20 1.4.3 超临界流体技术在聚合物加工中的应用 20-22 1.4.4 SC-CO_2发泡技术 22-27 1.5 本文研究思路及内容 27-30 第二章 超临界二氧化碳发泡法制备PLGA多孔支架 30-48 2.1 引言 30 2.2 实验材料与设备 30-32 2.2.1 实验材料 30 2.2.2 实验仪器与设备 30-32 2.3 实验方法 32-34 2.3.1 PLGA原料片制备 32 2.3.2 SC-CO_2发泡工艺 32-34 2.4 分析方法 34-36 2.4.1 平均孔径及孔径分布测定 34-35 2.4.2 孔隙率测定 35 2.4.3 压缩模量测定 35-36 2.5 结果与讨论 36-46 2.5.1 聚合物基质对泡孔结构的影响 36-39 2.5.2 过程参数对泡孔结构的影响 39-44 2.5.3 支架孔隙率及压缩强度 44-46 2.6 本章小结 46-48 第三章 SC-CO_2发泡/颗粒滤沥法制备高开孔率PLGA多孔支架 48-68 3.1 引言 48 3.2 实验材料与设备 48-49 3.2.1 实验材料 48-49 3.2.2 实验仪器与设备 49 3.3 实验方法 49-52 3.3.1 PLGA-NaCl原料片制备 49-50 3.3.2 SC-CO_2发泡/颗粒滤沥法 50-52 3.4 分析方法 52-53 3.4.1 平均孔径及孔径分布测定 52 3.4.2 孔隙率测定 52-53 3.4.3 压缩模量测定 53 3.4.4 NaCl在支架中的残留检测 53 3.5 结果与讨论 53-66 3.5.1 致孔剂粒径及加入量对支架形态的影响 55-58 3.5.2 致孔剂存在时发泡过程温度和压力对泡孔形态的影响 58-61 3.5.3 NaCl的加入对支架孔隙率及抗压强度的影响 61-65 3.5.4 NaCl在支架中的残留检测 65-66 3.6 本章小结 66-68 第四章 PLGA多孔支架的体外降解行为及生物相容性研究 68-76 4.1 引言 68 4.2 实验材料与设备 68-70 4.2.1 实验材料 68 4.2.2 实验仪器与设备 68-70 4.3 实验方法 70-72 4.3.1 体外降解实验 70 4.3.2 体外细胞毒性实验 70-72 4.4 结果与讨论 72-74 4.4.1 体外降解实验 72-74 4.4.2 体外细胞毒性实验 74 4.5 本章小结 74-76 第五章 结论与建议 76-80 5.1 结论 76-77 5.2 建议 77-80 参考文献 80-86 作者简介 86
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中图分类: > 医药、卫生 > 基础医学 > 医用一般科学 > 生物医学工程 > 一般性问题 > 生物材料学
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