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纳米复合软骨组织工程三维支架的制备及其评价

作　者: 成兰
导　师: 张胜民
学　校: 华中科技大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 软骨组织工程 复合支架材料 生物相容性 三维支架构建 快速成形技术
分类号: R318.08
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


导言:纳米羟基磷灰石(nano-HA)比普通磷灰石(HA)有更好的生物相容性性,近年来研究表明,nano-HA晶粒的尺寸和形态与天然骨组织中的HA晶体十分近似,具有更好的降解性能、细胞粘附生长能力和骨诱导能力。本实验以nano-HA和PDLLA(M=19w)为原料,制备多孔纳米复合支架材料并对其进行评价。并在此支架材料基础上,结合三维虚拟数字人技术、计算机辅助设计(CAD)、溶剂浇铸/粒子沥滤技术及激光烧结快速成形(RP)技术,进一步构建三维组织工程支架,探讨新的组织工程三维支架制备方法。方法:采用溶剂浇铸/粒子沥滤技术制备出六种组织工程多孔支架材料,分别是D,L型聚乳酸(PDLLA)、微米级羟基磷灰石(micro-HA)/D,L型聚乳酸(PDLLA)以及四种不同比例(羟基磷灰石与聚乳酸的质量比为1:9, 1:4, 2:3, 1:1)的纳米羟基磷灰石/PDLLA复合多孔支架材料;将软骨细胞种植于上述支架上。在SEM电镜下观察支架的结构形貌,采用MTT方法观察细胞在多孔支架材料上的生长增殖情况,体外培养一周后对六组材料做SEM电镜测试。使用三维虚拟数字人的数据重建三维人体软骨组织模型,运用两种方法制备组织工程三维支架:利用选择性激光烧结(SLS)快速成形技术制得硅胶模具,然后再用传统方法浇铸成形;设计合理的支架孔结构,再由SLS技术直接成形。结果显示:羟基磷灰石纳米晶粒均匀分布在PDLLA基质中,多孔支架中大孔与小孔共存、且互相连通,复合支架的孔隙率可达90%;六种组织工程支架材料中,以含HA(50wt%)的nano-HA/PDLLA复合支架对软骨细胞的黏附能力和增殖能力最好。RP技术可以精确快速便捷的构建出所设计的三维组织工程支架,相比传统方法制备的支架其孔隙率及孔径大小的控制有待提高。结论:该工作表明,nano-HA/PDLLA复合多孔支架材料以及快速成形技术对于组织工程方法修复软骨缺损具有重要应用前景。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-25
  1.1 概述  9
  1.2 组织工程  9-11
    1.2.1 软骨组织工程  10
    1.2.2 软骨缺损修复  10-11
  1.3 组织工程生物支架材料  11-14
    1.3.1 组织工程生物支架材料  11
    1.3.2 复合生物支架材料  11-13
    1.3.3 纳米生物支架材料  13-14
  1.4 组织工程支架制备方法  14-22
    1.4.1 传统制备方法  14-16
    1.4.2 快速成形制备技术  16-22
  1.5 国内外进展  22-23
  1.6 研究目的和意义  23-25
2 纳米复合支架材料  25-42
  2.1 实验仪器及原料  25-26
    2.1.1 实验仪器及测试设备  25
    2.1.2 原料和试剂  25-26
  2.2 实验方法  26-33
    2.2.1 Nano-HA 的合成及表征  26-27
    2.2.2 PDLLA 分子量的测定  27-28
    2.2.3 纳米复合支架材料的制备  28-29
    2.2.4 支架材料形貌的表征  29
    2.2.5 支架材料的生物学评价  29-33
  2.3 结果与讨论  33-41
    2.3.1 孔隙率的测定  33-34
    2.3.2 孔形貌结构观察  34-35
    2.3.3 细胞相容性研究  35-41
  2.4 本章小节  41-42
3 组织工程软骨三维支架  42-50
  3.1 传统方法制备耳鼻支架  42-44
    3.1.1 实验仪器及原料  42
    3.1.2 数据的采集  42-43
    3.1.3 数据的处理  43-44
    3.1.4 模具的制备  44
    3.1.5 浇铸成形  44
  3.2 快速成形制备耳鼻支架  44-46
    3.2.1 实验仪器及原料  44-45
    3.2.2 数据的采集与处理  45
    3.2.3 支架孔结构的设计  45
    3.2.4 SLS 快速成形  45-46
  3.3 结果与讨论  46-48
    3.3.1 两种方法的比较  46-47
    3.3.2 实验结果和评价  47-48
  3.4 本章小结  48-50
4 全文总结  50-52
  4.1 主要结论  50
  4.2 特色与创新  50-51
  4.3 问题与展望  51-52
致谢  52-53
参考文献  53-59
附录1 攻读学位期间发表论文目录  59

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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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