梯度結(jié)構(gòu)骨組織工程支架的可控性設(shè)計(jì)與制備研究.pdf

1、本論文以骨組織工程學(xué)、生物材料學(xué)、快速成形(RP)技術(shù)和仿生制造技術(shù)為理論基礎(chǔ)，系統(tǒng)地進(jìn)行了梯度結(jié)構(gòu)骨仿生支架的可控性設(shè)計(jì)、制備與性能研究。分析了骨組織工程對仿生支架的性能要求，提出一套關(guān)于梯度結(jié)構(gòu)仿生支架的優(yōu)化設(shè)計(jì)與制備方法，可成形與骨缺損部位外形吻合且內(nèi)部宏觀通道與微觀孔隙成梯度分布的多孔支架，同時(shí)支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能具有可控性。 在支架設(shè)計(jì)方面，應(yīng)用醫(yī)學(xué)圖像處理與三維重建、CAD建模和FEA技術(shù)對支架的外形和內(nèi)部宏觀通道進(jìn)

2、行可控性設(shè)計(jì)與優(yōu)化，并通過控制工藝參數(shù)實(shí)現(xiàn)對微觀孔隙的可控性設(shè)計(jì)。 在支架制備方面，分析了多孔骨支架傳統(tǒng)制備方法和單純基于RP技術(shù)的制備方法的優(yōu)勢與不足，提出基于SLA技術(shù)的間接成形方法與添加致孔劑法相結(jié)合的技術(shù)路線，以β-TCP漿料為原料，以環(huán)氧樹脂E20顆粒為致孔劑，成形具有梯度結(jié)構(gòu)的仿生支架，并優(yōu)化了工藝參數(shù)，進(jìn)行了支架宏觀通道、微觀孔隙的結(jié)構(gòu)與性能的可控性研究。 在支架性能研究方面，進(jìn)行了外觀與收縮率、物相分析(

3、XRD)、微觀結(jié)構(gòu)(SEM)、孔隙率和機(jī)械性能的測試分析，結(jié)果表明應(yīng)用本制備路線制得的支架外形精確，β-TCP晶體純度較高，具有良好的梯度結(jié)構(gòu)，宏觀通道直徑為500μm左右且三維貫通，微觀孔隙尺寸在100～400μm之間且布滿支架本體，漿料中致孔劑添加比例為60.0wt％時(shí)，支架孔隙率達(dá)78.12％且抗壓強(qiáng)度為0.2983MPa，滿足后續(xù)實(shí)驗(yàn)要求。對致孔劑添加比例為60wt％的β-TCP漿料制備的支架進(jìn)行了細(xì)胞的體外培養(yǎng)和檢測實(shí)驗(yàn)，結(jié)果