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胞的場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脂傳遞模塑(VARTM)技術(shù)的應用領(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。通過泡孔結(jié)構(gòu)形態(tài)的測試分析，研究不同工藝條件對組織工程支架結(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。同時采用物理或化學方法對支架

2、進行表面改性，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顆粒尺寸對支架泡孔形態(tài)、孔隙率、吸水率和力學性能的影響。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。細胞實驗結(jié)果表明 PDMS支架對成骨細胞成長沒有明顯的毒性，可以作為潛在的細胞培養(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，同時在真空狀態(tài)下采用殼聚糖(CS)對其進行表面涂層改性。階梯狀多孔 PDMS支架的壓縮模量和壓縮強度與具有最小孔徑支架層的壓縮模量和壓縮強度接近。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研究支架孔徑對細胞黏附、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/成骨生長肽(OGP)對支架進行了表面涂層改性。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械性能得到了顯著提高。細胞實驗結(jié)果表明，CS

5、/OGP涂層可以有效促進成骨細胞在PCL支架上黏附、增殖和分化。因此，制備獲得的CS/OGP/PCL支架在骨修復和再生領(lǐng)域?qū)⒕哂袕V泛的應用前景。
　　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，同時通過超聲技術(shù)對PLA支架進行羥基磷灰石(HA)表面修飾獲得PLA/HA復合生物支架。隨著超聲時間的增加，復合支架表面覆蓋的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胞外基質(zhì)微凸結(jié)構(gòu)，而且使支架的親水性能、力學性能和生物相容性明顯提高。因此采用超聲技術(shù)進行PLA支架的表面修飾，具有操作方便、設(shè)備簡單，快速高效、無有機溶劑使用等優(yōu)點，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。研究了礦化時間和NC含量對支架礦化速率和支架性能的影響