骨組織工程網(wǎng)化生物陶瓷支架制備及性能優(yōu)化.pdf

1、網(wǎng)化生物陶瓷支架由于良好的三維貫通結(jié)構(gòu)和骨傳導(dǎo)性，可以作為細胞粘附、遷移、分化和增殖的三維模板，有利于血管化的形成并引導(dǎo)組織的生長，在組織工程支架領(lǐng)域已經(jīng)得到非常廣泛的應(yīng)用。但是由于陶瓷的脆性，其力學(xué)性能一直無法滿足體內(nèi)承力部位植入的需要，大大限制了它的臨床應(yīng)用。因此，改善網(wǎng)化生物陶瓷支架的力學(xué)性能就變得尤為重要。 本文主要采用有機泡沫浸漬法制備網(wǎng)化羥基磷灰石(HA)陶瓷支架，通過比較初始粉體的形狀優(yōu)化制備工藝，然后對網(wǎng)化支架進

2、行力學(xué)和生物學(xué)性能的優(yōu)化。分別采用熱等靜壓和聚合物浸涂法改善支架力學(xué)性能；同時，為了改善網(wǎng)化支架的生物學(xué)性能，利用仿生礦化技術(shù)，對網(wǎng)化Ti金屬支架、HA/PCL和HA/PDLLA支架進行了表面生物活化，以改善支架對細胞等的親和性。此外，采用擠壓法成功改善了顆粒造孔制備的多孔HA陶瓷支架的貫通性，達到了多孔結(jié)構(gòu)網(wǎng)化目的，同時具有更高的力學(xué)性能，并系統(tǒng)考察了造孔顆粒大小等因素對支架力學(xué)性能的影響。采用粘度計、體視顯微鏡、掃描電子顯微鏡(SE

3、M)、X射線衍射儀(XRD)、和抗壓強度測試等分析手段，系統(tǒng)地研究了網(wǎng)化HA支架的性能。獲得的主要結(jié)論如下： 1．采用有機泡沫浸漬法成功地制備了網(wǎng)化羥基磷灰石(HA)陶瓷支架，研究了不同顆粒形態(tài)的HA粉體對網(wǎng)化HA陶瓷支架力學(xué)強度的影響，實驗結(jié)果表明：球形HA粉體所制備的網(wǎng)化陶瓷具有最佳的燒結(jié)性能和力學(xué)性能，這是由于球形HA粉體顆粒間具有最佳的堆積效果，所配制的漿料具有最高的粘度，因此在樣品的浸漬涂覆過程中，泡沫上涂覆的HA漿料

4、最多，因此最終燒結(jié)的網(wǎng)化支架的骨架最厚。 2．采用了熱等靜壓、PCL涂層涂覆和PDLLA涂層涂覆等方法改善網(wǎng)化HA陶瓷支架的力學(xué)性能，研究了不同方法改善支架力學(xué)性能的機理，實驗結(jié)果表明：1)三種方法均能有效地改善網(wǎng)化HA陶瓷支架的力學(xué)性能，采用聚合物涂覆法對支架的力學(xué)性能改善更明顯；2)熱等靜壓法對支架力學(xué)性能的改善是因為在二次燒結(jié)過程中，晶粒進一步致密化，使支架內(nèi)部的微孔和微裂紋明顯減少；3)網(wǎng)化HA陶瓷支架涂覆聚己內(nèi)酯(PC

5、L)和聚乳酸(PDLLA)涂層，不僅在表面能觀察到聚合物，在網(wǎng)化多孔結(jié)構(gòu)骨架微孔內(nèi)部也有一些滲透的聚合物，從而實現(xiàn)了聚合物與陶瓷骨架的復(fù)合，在一定程度上降低支架的脆性，達到補強增韌的效果； 3．利用仿生礦化技術(shù)對網(wǎng)化支架的多孔結(jié)構(gòu)上進行Ca-P涂層修飾，改善其生物學(xué)性能：1)通過在模擬體液(SBF)中仿生礦化，成功地在多孔Ti支架多孔結(jié)構(gòu)表面沉積具有納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的Ca-P涂層，支架的三維貫通結(jié)構(gòu)不變；2)通過在過飽和的鈣磷溶液(

6、SCPS)中仿生礦化，成功在HA/PCL復(fù)合支架表面修飾具有片層狀結(jié)構(gòu)的Ca-P涂層；3)在PDLLA涂層中添加CaSO4和硫酸軟骨素(CS)顆?？梢猿晒Φ馗纳茝?fù)合支架的生物活性，在SBF中仿生礦化7天和14天后支架表面出現(xiàn)納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的Ca-P涂層，添加CaSO4的復(fù)合支架的生物活性更好；SBF的濃度會影響仿生礦化Ca-P涂層的微觀結(jié)構(gòu)，在1倍SBF中Ca-P涂層呈納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在1．5倍SBF中呈片層狀結(jié)構(gòu)。 4．采用擠壓法