植入式可降解醫(yī)療器件的微沉積成型、表征與應用研究.pdf

1、在植入式可降解醫(yī)療器件的制備領域，存在一些利用現(xiàn)有技術無法得到有效解決的問題，如采用常規(guī)致孔劑法制備的骨修復可降解多孔支架，存在孔隙分布不均、連通性差、孔徑大小不易控制、致孔劑易殘留等問題；采用編織纖維等方法制備的可降解血管支架，其力學強度差，無法滿足外周血管狹窄治療的臨床需求等?？焖僦圃旒夹g基于自動化控制和離散-堆積成型的原理可無需模具直接制備具有不同內部結構和幾何外形的三維物件，其可控性強、重復性好，具有傳統(tǒng)制備方法無法比擬的優(yōu)勢。

2、但是現(xiàn)有快速制造技術局限于特定的加工材料，無法采用常見生物高分子粒料等不同生物材料直接制備植入式醫(yī)療器件。本論文受快速制造技術離散-堆積成型原理的啟發(fā)，搭建了新型微沉積成型平臺并用于植入式可降解醫(yī)療器件的制造，主要工作如下：
　?。?）基于離散-堆積成型技術的原理，采用直線步進電機擠出材料技術結合三維桌面位移控制系統(tǒng)研發(fā)了新型單噴頭和雙噴頭微沉積成型制造平臺（MDS）。MDS平臺可直接采用常見生物高分子粒料等進行加工，適用的生物材

3、料范圍廣，加工柔度高，且集成了環(huán)境溫度控制和消毒系統(tǒng)，有利于實現(xiàn)不同植入式醫(yī)療器件的制備。雙噴頭MDS平臺可通過兩種不同生物材料的有序沉積成型實現(xiàn)組成更加復雜的植入式醫(yī)療器件制造。
　?。?）通過調整MDS平臺的工藝參數(shù)制備了孔隙結構可控的聚己內酯（PCL）三維支架，結果表明支架孔隙結構規(guī)則、重復性好、完全連通，其縱向孔隙尺寸隨平臺運動速度的增加而增加，平均大小在50μm-180μm之間變化，橫向孔隙大小隨纖維間距的增加而增加，在

4、380μm-980μm之間變化，支架孔隙率可在30％-73%之間變化。PCL三維支架的壓縮模量隨孔隙率的增加而降低，當孔隙率從30%增加到73%時，其壓縮模量從79MPa下降到11.6MPa。因制備支架的孔隙結構較規(guī)則，Ashby and Gibson理論公式可很好的預測三維支架力學性能和孔隙率的關系。
　　（3）結合計算機醫(yī)學圖像處理技術，采用MDS平臺制備了具有個體化外形的PCL/天然骨粉（PCL/BP）復合材料骨修復支架以給

5、臨床個體化骨修復手術提供更好的解決方案。對制備的不同天然骨粉含量PCL/天然骨粉（PCL/BP）復合材料骨修復支架孔隙結構、力學性能、親水性能進行研究。結果表明在孔隙率相近的情況下（約52%-54%），PCL/BP復合材料骨修復支架的壓縮模量從純PCL支架的26.5MPa提高到 PB-40復合材料支架（骨粉含量為40%）的49.8MPa，此外天然骨粉填充也提高了PCL/BP復合材料支架的親水性能，其含水率從純PCL支架的8%提高到 PB

6、-40復合材料支架的39%。最后采用MDS平臺成功制備了具有個體化外形的下頜骨復合材料骨修復支架，初步證明MDS平臺具有較大的加工柔性，在骨修復支架的個體化制備領域具有廣闊的應用前景。對MDS制備的PCL/BP復合材料骨修復支架的生物安全性和相容性進行表征，結果表明復合材料骨修復支架具有良好的血液相容性，無促凝和溶血效應，無細胞毒性，組織相容性良好，可促進骨髓間充質干細胞的誘導成骨。最后通過動物實驗初步表明MDS制備的PCL/BP復合材

7、料骨修復支架具有良好的骨修復效果。
　　（4）受生活中常見的“滑扣”結構啟發(fā)，采用MDS平臺和生物醫(yī)用聚對氧環(huán)己酮（PPDO）材料首次制備出一種新型滑扣式可降解外周血管支架，對支架的力學性能、生物相容性和動物實驗療效進行了表征。結果表明新型滑扣式PPDO血管支架相比編織網(wǎng)管狀支架，徑向強度從32kPa提高到107kPa,可滿足臨床對外周血管狹窄治療的要求。新型PPDO滑扣式支架具有良好的血液相容性，無促凝和溶血效應，無細胞毒性，滿

8、足植入式血管支架的要求。針對新型滑扣式血管支架的特點，設計出一種新型遞送系統(tǒng)，并通過微創(chuàng)介入手術將血管支架植入豬髂動脈。動物實驗結果表明滑扣式PPDO血管支架（n=40）植入并擴張血管的成功率較高，約為87.5%，初步證實了新型滑扣式血管支架和其遞送系統(tǒng)的合理性。PPDO滑扣支架在植入動物體內血管后，在一個月內具有較好的擴張效果，三個月后被擴張血管直徑有所丟失，主要因為血管支架降解和血管內膜增生引起，但被擴張血管仍保持較好開通。PPDO