高分子三維多孔支架制備及表面改性研究.pdf

1、組織工程多孔生物支架作為種植細(xì)胞的場(chǎng)所和組織再生的模板，目前已經(jīng)成為組織工程領(lǐng)域重要研究方向之一，得到了研究者的廣泛重視。本論文的主要工作是拓展真空輔助樹(shù)脂傳遞模塑(VARTM)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，建立制備理想三維組織工程支架的新方法，探索成型新方法下三維組織工程支架的內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)演變規(guī)律。通過(guò)泡孔結(jié)構(gòu)形態(tài)的測(cè)試分析，研究不同工藝條件對(duì)組織工程支架結(jié)構(gòu)形態(tài)的影響，以及組織工程支架的制備工藝－結(jié)構(gòu)－性能之間的關(guān)系。同時(shí)采用物理或化學(xué)方法對(duì)支架

2、進(jìn)行表面改性，以獲得具有良好生物相容性的三維多孔支架，同時(shí)研究改性工藝—微觀結(jié)構(gòu)—宏觀性能之間的相互關(guān)系。主要工作包括：
　　1、聯(lián)合利用VARTM和粒子瀝濾技術(shù)制備獲得三維多孔彈性聚二甲基硅氧烷(PDMS)生物支架。研究加工參數(shù)和NaCl顆粒尺寸對(duì)支架泡孔形態(tài)、孔隙率、吸水率和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，與具有150-300μm和450-600μm孔徑的PDMS支架相比，具有300-450μm孔徑的支架具有較好的力學(xué)性能。另外，采

3、用超聲波技術(shù)可以有效地提高 PDMS支架的孔隙率和內(nèi)部連通性。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 PDMS支架對(duì)成骨細(xì)胞成長(zhǎng)沒(méi)有明顯的毒性，可以作為潛在的細(xì)胞培養(yǎng)基體。
　　2、聯(lián)合利用 VARTM和粒子瀝濾技術(shù)成功制備了具有階梯狀孔徑結(jié)構(gòu)的PDMS支架，同時(shí)在真空狀態(tài)下采用殼聚糖(CS)對(duì)其進(jìn)行表面涂層改性。階梯狀多孔 PDMS支架的壓縮模量和壓縮強(qiáng)度與具有最小孔徑支架層的壓縮模量和壓縮強(qiáng)度接近。CS涂層的引入不僅使支架的親水性能增加，而且使支架

4、的力學(xué)性能提高。具有階梯狀孔徑結(jié)構(gòu)的三維多孔生物支架可以用來(lái)研究支架孔徑對(duì)細(xì)胞黏附、增值和分化的影響。
　　3、聯(lián)合利用真空輔助溶液澆注、熱致相分離、非溶劑萃取和粒子瀝濾技術(shù)制備獲得了具有較高孔隙率和良好內(nèi)部連通性的三維多孔聚己內(nèi)酯(PCL)支架，采用CS/成骨生長(zhǎng)肽(OGP)對(duì)支架進(jìn)行了表面涂層改性。結(jié)果表明涂層前后支架都具有較高的孔隙率和良好的內(nèi)部連通性，且涂成改性支架的親水性能和機(jī)械性能得到了顯著提高。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CS

5、/OGP涂層可以有效促進(jìn)成骨細(xì)胞在PCL支架上黏附、增殖和分化。因此，制備獲得的CS/OGP/PCL支架在骨修復(fù)和再生領(lǐng)域?qū)⒕哂袕V泛的應(yīng)用前景。
　　4、聯(lián)合利用真空輔助溶液澆注、熱致相分離、非溶劑萃取和粒子濾瀝技術(shù)制備獲得了具有較高孔隙率和良好內(nèi)部連通性的三維多孔聚乳酸(PLA)支架，同時(shí)通過(guò)超聲技術(shù)對(duì)PLA支架進(jìn)行羥基磷灰石(HA)表面修飾獲得PLA/HA復(fù)合生物支架。隨著超聲時(shí)間的增加，復(fù)合支架表面覆蓋的HA顆粒增加，支架的

6、吸水率和膨脹率增加。HA納米顆粒的引入，不僅可以模擬人體細(xì)胞外基質(zhì)微凸結(jié)構(gòu)，而且使支架的親水性能、力學(xué)性能和生物相容性明顯提高。因此采用超聲技術(shù)進(jìn)行PLA支架的表面修飾，具有操作方便、設(shè)備簡(jiǎn)單，快速高效、無(wú)有機(jī)溶劑使用等優(yōu)點(diǎn)，使其有望成為一種理想的三維多孔支架的表面修飾方法。
　　5、聯(lián)合利用靜電紡絲技術(shù)和仿生礦化成功制備了仿生 PCL/納米纖維素(NC)/HA骨組織工程支架。研究了礦化時(shí)間和NC含量對(duì)支架礦化速率和支架性能的影響