PHBV共混材料組織工程支架的研究.pdf

1、組織工程支架足組織工程學(xué)中最基本的組成部分。作為前沿學(xué)科和交叉學(xué)科，組織工程學(xué)將改變?nèi)藗儗?duì)組織移植和器官移植的傳統(tǒng)觀念而進(jìn)入修復(fù)重建和再造的新領(lǐng)域。組織工程支架的材料物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)于組織培養(yǎng)環(huán)境都非常重要。許多不同的材料已經(jīng)被用于組織工程學(xué)。作為聚羥基脂肪酸酯類(lèi)材料(PHAs)中應(yīng)用最為廣泛的一種材料，天然生物可降解材料PHBV具有完全生物相容和無(wú)細(xì)胞毒性。其降解速度可以通過(guò)改變組分HV來(lái)調(diào)整。相比PHB，其具有熔點(diǎn)和結(jié)晶度較低、韌性強(qiáng)

2、和加工性能好等優(yōu)點(diǎn)。本文嘗試?yán)肞HBV/ECOFLEX共混材料作為組織工程支架的基質(zhì)。ECOFLEX是一種由BASF公司生產(chǎn)的新型生物可降解聚酯，它的單體組成是對(duì)苯二甲酸、脂肪酸和1,4—丁二醇，常被用來(lái)與其它的生物可降解高聚物混合以改善其加工性能。本實(shí)驗(yàn)首先通過(guò)FT—IR、DSC、POM等測(cè)試手段對(duì)PHBV以及PHBV/Ecoflex(R)共混材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)、熱性能和結(jié)晶性能進(jìn)行了研究。通過(guò)分析PHBV純品與PHBV共混料的紅外光譜

3、譜圖，證明了共混材料含有大量的酯基。DSC的測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種組分的相容性很好。ECOFLEX的加入破壞了PHBV的結(jié)晶，降低了PHBV的結(jié)晶性能。偏光顯微銑照片進(jìn)一步證明ECOFLEX的加入破壞了PHBV的結(jié)晶性能，從而改善了PHBV的力學(xué)性能并提高了材料的吸水率。但材料的溶脹比較小，有助于支架的尺寸穩(wěn)定性。 組織工程支架的制備對(duì)之后的細(xì)胞培養(yǎng)和分化非常重要，直接影響支架的結(jié)構(gòu)與性能，從而進(jìn)一步影響細(xì)胞的分裂與增殖。本研究采用粒

4、子溶出法制備組織工程支架，該法將聚合物溶液和致孔劑的混合物澆鑄在模具中，干燥成膜，然后將薄膜中的致孔劑用水完全溶去，干燥后即可得多孔薄膜。本研究選用PHBV/ECOFLEX共混材料作為組織工程支架材料基質(zhì)，NaCl顆粒作為致孔劑。在傳統(tǒng)的溶劑澆鑄一粒子溶出法的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)節(jié)共混物溶液濃度制得了不同形狀尺寸且孔徑、孔隙率滿足組織工程支架要求的PHBV/ECOFLEX多孔支架。研究了共混物溶液的濃度、致孔劑粒徑對(duì)支架成型、支架密度與孔隙率

5、的影響。通過(guò)掃描電鏡(SEM)分析了多孔支架的孔徑、孔形態(tài)及孔分布。結(jié)果表明，共混物溶液濃度對(duì)支架成型影響較大，過(guò)低或過(guò)高的濃度都會(huì)導(dǎo)致支架成型較差，濃度范圍在12％—15％時(shí)支架成型較好。利用濃度為15％的澆鑄液可以制備復(fù)雜形狀的多孔支架。所制支架內(nèi)部孔洞分布均勻，貫通性好，孔徑可由致孔劑的粒徑來(lái)調(diào)控。支架孔隙率在86％與91％之間。另外，本實(shí)驗(yàn)采用了分次澆鑄來(lái)制備形狀較為復(fù)雜的組織工程支架。支架內(nèi)部微孔成型好，分布均勻，相互貫通?？?/p>

6、隙率可達(dá)8096以上。 本文同時(shí)研究了另外一種制備組織工程支架的新方法—纖維熔結(jié)法。利用PHBV共混材料作為組織工程支架材料基質(zhì)，通過(guò)熔融紡絲，壓片成型以及纖維熔結(jié)工藝制得了組織工程用三維多孔支架。通過(guò)差熱分析儀(DSC)研究了利用PHBV共混材料制備多孔支架時(shí)PHBC共混材料纖維的熔結(jié)溫度。通過(guò)光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)對(duì)支架材料的孔徑、孔的分布及形態(tài)進(jìn)行了表征。同時(shí)，還進(jìn)行了支架在模擬體液中的體外降解實(shí)驗(yàn)與成骨細(xì)

7、胞的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。研究了PHBV/ECOFLEX組織工程支架的體外降解行為與細(xì)胞生長(zhǎng)情況。結(jié)果表明，PHBV共混物纖維的最佳熔結(jié)溫度在130～140℃區(qū)間。支架孔隙率隨壓片過(guò)程中壓力的增大而降低。壓力為5MPa時(shí)，支架成型好，且孔隙率最高為59.5％。OM照片觀察發(fā)現(xiàn)由纖維熔結(jié)法所制備的多孔支架結(jié)構(gòu)的表面微孔分布均勻，成型完整。SEM照片顯示采用壓片成型/纖維熔結(jié)法可制得孔徑在300—500μ m之間、貫通性好的三維立體支架。體外降解實(shí)驗(yàn)表