個體化定制眼眶整復(fù)用摻鎂生物活性多孔支架材料的制備及性能研究.pdf

1、第一部分眼眶整復(fù)用摻鎂生物活性陶瓷材料的制備及性能研究
　　目的:
　　眶內(nèi)植入材料的選擇和使用是影響眼眶整復(fù)效果的關(guān)鍵因素之一。理想的眶內(nèi)植入材料需具備可靠的力學(xué)強(qiáng)度、良好的生物相容性和生物活性，以及與缺損部位新骨生成相匹配的降解速率。本研究擬制備一種用于眼眶整復(fù)的摻鎂生物活性陶瓷材料，并對其理化性質(zhì)進(jìn)行表征和優(yōu)化。
　　方法:
　　以化學(xué)共沉淀法及高溫?zé)o壓燒結(jié)法制備摻鎂生物活性陶瓷。采用物相分析及元素分析明確

2、材料組分，掃描電鏡觀察材料表面及斷面微結(jié)構(gòu)，萬能測試機(jī)檢測分析抗壓強(qiáng)度、彈性模量、抗彎強(qiáng)度、楊氏模量和斷裂韌性等力學(xué)性質(zhì)，體外降解實驗明確材料降解特性，模擬體液浸泡實驗明確體外生物活性。并通過系統(tǒng)研究摻鎂比例及燒結(jié)策略對材料理化性質(zhì)的影響規(guī)律，優(yōu)化摻鎂生物活性陶瓷材料的制備參數(shù)。
　　結(jié)果:
　　本研究采用化學(xué)共沉淀及無壓燒結(jié)法成功制備了摻鎂生物活性陶瓷，并通過系統(tǒng)研究摻鎂比例和燒結(jié)條件對材料理化性能的影響規(guī)律，獲得了該材料

3、制備的最優(yōu)條件。稀摻雜鎂可影響硅酸鈣陶瓷的燒結(jié)特性，在顯著增加力學(xué)強(qiáng)度的同時保持材料良好體外活性，且可通過摻鎂量對材料降解速率進(jìn)行調(diào)節(jié)。
　　結(jié)論:
　　本研究成功制備了一種摻鎂生物活性陶瓷材料。該材料具有可靠的力學(xué)性質(zhì)，降解速率可控，且具有良好的體外活性，可作為眼眶整復(fù)植入體的候選材料。
　　第二部分個體化定制眼眶整復(fù)用摻鎂生物活性多孔材料的制備及性能研究
　　目的:
　　我們以化學(xué)共沉淀及無壓燒結(jié)法成功

4、制備了摻鎂生物活性陶瓷材料，并通過優(yōu)化制備條件，使其成為眼眶整復(fù)的理想候選材料之一。本研究擬以摻鎂生物活性陶瓷為建造原料，應(yīng)用三維打印技術(shù)制備可基于個體化需求定制的生物活性多孔材料，并明確該技術(shù)方案的可行性。
　　方法:
　　采用化學(xué)共沉淀法合成摻鎂生物陶瓷粉體，球磨后以聚乙烯醇為粘結(jié)劑混合成“墨水材料”，采用自動注漿成型式三維打印設(shè)備制備生物陶瓷多孔支架。通過對打印參數(shù)的調(diào)控研究三維打印技術(shù)構(gòu)建摻鎂生物套餐多孔支架的可行性

5、，系統(tǒng)研究了打印參數(shù)、孔徑尺度、摻鎂比例及燒結(jié)制度對多孔支架微結(jié)構(gòu)及力學(xué)性質(zhì)的影響規(guī)律，為個體化定制摻鎂生物陶瓷多孔支架優(yōu)化制備條件和參數(shù)。
　　結(jié)果:
　　采用自動注漿成型式三維打印設(shè)備可成功構(gòu)建生物陶瓷多孔支架，且通過對打印參數(shù)的調(diào)整可對支架進(jìn)行孔徑尺度和孔隙率的調(diào)節(jié)。在保持理想孔徑尺度和較高孔隙率的前提下，鎂稀摻雜能顯著提高支架力學(xué)強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度可達(dá)120 MPa以上，遠(yuǎn)高于以同樣方式制備的鎂黃長石、白硅鈣石支架的力學(xué)

6、強(qiáng)度。此外，燒結(jié)溫度和燒結(jié)制度通過影響生物活性陶瓷中晶粒生長方式對支架力學(xué)強(qiáng)度產(chǎn)生影響。
　　結(jié)論:
　　采用自動注漿成型式三維打印技術(shù)可成功構(gòu)建基于個體化定制的摻鎂生物活性陶瓷的多孔支架，并能通過調(diào)節(jié)打印參數(shù)對支架宏觀孔徑尺度、孔隙率及微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控。本研究中構(gòu)建的摻鎂生物活性陶瓷多孔支架具有優(yōu)越的力學(xué)性能，且能滿足基于個體的定制需求，為眼眶整復(fù)材料提供了新的材料和構(gòu)建方式。
　　第三部分個體化定制眼眶整復(fù)用摻鎂生

7、物活性多孔支架的體外生物學(xué)性能研究
　　目的:
　　對三維打印摻鎂生物活性多孔支架的進(jìn)行體外生物學(xué)性能研究，系統(tǒng)評價生物相容性和誘導(dǎo)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化能力，為進(jìn)一步體內(nèi)實驗研究和臨床引用奠定實驗基礎(chǔ)。
　　方法:
　　以磷酸三鈣(TCP)支架為對照組，分別在對照組和實驗組硅(灰)石(CSi)、摻鎂硅(灰)石(CSi-Mg10)支架上培養(yǎng)小鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(mBMSCs)。PrestoBlue試劑盒檢測細(xì)胞

8、在支架上的粘附及增殖，共聚焦熒光顯微鏡及掃描電鏡表征支架表面細(xì)胞形態(tài)，qPCR檢測細(xì)胞成骨相關(guān)基因表達(dá)，定量分析礦化行為。系統(tǒng)評價三種支架對細(xì)胞的生物學(xué)效應(yīng)。
　　結(jié)果:
　　三種支架均能支持mBMSCs的粘附和增殖，具有良好的體外生物相容性。在相同培養(yǎng)條件下，三種支架上細(xì)胞數(shù)量為CSi＞ CSi-Mg10＞TCP。CSi和CSi-Mg10支架上的mBMSCs偽足較多，增殖狀態(tài)良好。此外，三種支架均具有在體外促進(jìn)mBMSCs