骨组织工程支架材料及制品开发与医学应用

摘要

组织工程技术除了涉及骨形成细胞和生长因子,还涉及材料科学的相关技术,尤其是合成生物材料的发展使其修复大面积骨缺损成为可能.为提高材料的生物性能,多年来课题组设计合成了一系列新的聚合物及复合材料,并且在材料的仿生设计与制备等方面进行了不限的努力.首先,采用原位聚合或表面接枝的方法将PLLA、低聚乳酸、聚谷氨酸和聚苯胺等有机分子对无机纳米粒子进行表面修饰改性,发展了一系列以PLLA或PLGA为基体的纳米羟基磷灰石(n-HA)或生物玻璃复合材料.以上述材料为基础，开发了一系列组织工程支架的加工制备方法和工艺，包括静电纺丝，离心纺丝，粒子沥滤，气体发泡，相分离等，并采用二种或三种方法相结合的工艺制备了具有不同组分和微观结构的仿生支架。同时，为提高材料的智能性和组织再生能力，还设计合成了系列生物降解的导电高分子材料，探索了采用电活性智能材料和电刺激增强组织再生能力的新技术。结果表明，通过共混方式制备的HA/PLLA(或PLGA)的纳米复合材料则不仅模拟了天然骨骼的组分，还极大地提高了聚合物材料的机械性能、加工性能和生物性能，尤其适合于作为骨科固定和修复材料。加工制备的骨组织工程支架在动物实验中取得了明显效果。目前，开发的部分材料和制品正在产业化和临床试验。