植入式可降解醫(yī)療器件的微沉積成型、表征與應(yīng)用研究.pdf

1、在植入式可降解醫(yī)療器件的制備領(lǐng)域，存在一些利用現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法得到有效解決的問(wèn)題，如采用常規(guī)致孔劑法制備的骨修復(fù)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(wèn)題；采用編織纖維等方法制備的可降解血管支架，其力學(xué)強(qiáng)度差，無(wú)法滿足外周血管狹窄治療的臨床需求等。快速制造技術(shù)基于自動(dòng)化控制和離散-堆積成型的原理可無(wú)需模具直接制備具有不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)和幾何外形的三維物件，其可控性強(qiáng)、重復(fù)性好，具有傳統(tǒng)制備方法無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。

2、但是現(xiàn)有快速制造技術(shù)局限于特定的加工材料，無(wú)法采用常見(jiàn)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(shù)離散-堆積成型原理的啟發(fā)，搭建了新型微沉積成型平臺(tái)并用于植入式可降解醫(yī)療器件的制造，主要工作如下：
　　（1）基于離散-堆積成型技術(shù)的原理，采用直線步進(jìn)電機(jī)擠出材料技術(shù)結(jié)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(tái)（MDS）。MDS平臺(tái)可直接采用常見(jiàn)生物高分子粒料等進(jìn)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(shí)現(xiàn)不同植入式醫(yī)療器件的制備。雙噴頭MDS平臺(tái)可通過(guò)兩種不同生物材料的有序沉積成型實(shí)現(xiàn)組成更加復(fù)雜的植入式醫(yī)療器件制造。
　?。?）通過(guò)調(diào)整MDS平臺(tái)的工藝參數(shù)制備了孔隙結(jié)構(gòu)可控的聚己內(nèi)酯（PCL）三維支架，結(jié)果表明支架孔隙結(jié)構(gòu)規(guī)則、重復(fù)性好、完全連通，其縱向孔隙尺寸隨平臺(tái)運(yùn)動(dòng)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(dāng)孔隙率從30%增加到73%時(shí)，其壓縮模量從79MPa下降到11.6MPa。因制備支架的孔隙結(jié)構(gòu)較規(guī)則，Ashby and Gibson理論公式可很好的預(yù)測(cè)三維支架力學(xué)性能和孔隙率的關(guān)系。
　?。?）結(jié)合計(jì)算機(jī)醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)，采用MDS平臺(tái)制備了具有個(gè)體化外形的PCL/天然骨粉（PCL/BP）復(fù)合材料骨修復(fù)支架以給

5、臨床個(gè)體化骨修復(fù)手術(shù)提供更好的解決方案。對(duì)制備的不同天然骨粉含量PCL/天然骨粉（PCL/BP）復(fù)合材料骨修復(fù)支架孔隙結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、親水性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明在孔隙率相近的情況下（約52%-54%），PCL/BP復(fù)合材料骨修復(fù)支架的壓縮模量從純PCL支架的26.5MPa提高到 PB-40復(fù)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(fù)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(fù)合材料支架的39%。最后采用MDS平臺(tái)成功制備了具有個(gè)體化外形的下頜骨復(fù)合材料骨修復(fù)支架，初步證明MDS平臺(tái)具有較大的加工柔性，在骨修復(fù)支架的個(gè)體化制備領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。對(duì)MDS制備的PCL/BP復(fù)合材料骨修復(fù)支架的生物安全性和相容性進(jìn)行表征，結(jié)果表明復(fù)合材料骨修復(fù)支架具有良好的血液相容性，無(wú)促凝和溶血效應(yīng)，無(wú)細(xì)胞毒性，組織相容性良好，可促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的誘導(dǎo)成骨。最后通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)初步表明MDS制備的PCL/BP復(fù)合材

7、料骨修復(fù)支架具有良好的骨修復(fù)效果。
　?。?）受生活中常見(jiàn)的“滑扣”結(jié)構(gòu)啟發(fā)，采用MDS平臺(tái)和生物醫(yī)用聚對(duì)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(duì)支架的力學(xué)性能、生物相容性和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)療效進(jìn)行了表征。結(jié)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(qiáng)度從32kPa提高到107kPa,可滿足臨床對(duì)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(wú)促凝和溶血效應(yīng)，無(wú)細(xì)胞毒性，滿

8、足植入式血管支架的要求。針對(duì)新型滑扣式血管支架的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一種新型遞送系統(tǒng)，并通過(guò)微創(chuàng)介入手術(shù)將血管支架植入豬髂動(dòng)脈。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明滑扣式PPDO血管支架（n=40）植入并擴(kuò)張血管的成功率較高，約為87.5%，初步證實(shí)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(dòng)物體內(nèi)血管后，在一個(gè)月內(nèi)具有較好的擴(kuò)張效果，三個(gè)月后被擴(kuò)張血管直徑有所丟失，主要因?yàn)檠苤Ъ芙到夂脱軆?nèi)膜增生引起，但被擴(kuò)張血管仍保持較好開(kāi)通。PPDO