含“界层结构”关节骨软骨复合组织工程仿生一体化支架研制

摘要

尽管人们对关节骨软骨复合组织工程支架材料进行了广泛的研究，但是往往忽略了关节的界层结构，临床治疗表明实际的关节骨软骨组织结构具有透明软骨、界层结构和软骨下骨三层结构。因此，利用仿生一体化新理念，构建含“界层结构”关节骨软骨组织工程支架、并研究其性能，以便为关节骨软骨组织工程的进一步研究提供适合的细胞培养支架。本文首先采用了两种不同的水热合成法制备了纳米羟基磷灰石（HAP）粉末，并分别采用聚乙二醇（PEG）和硬脂酸（SA）对其进行了表面改性，对比分析了改性前后HAP在聚乳酸（PLLA）中的分散性；选用PLLA作为基体，自制、可控降解速率的聚磷酸钙纤维（CPPf）作为增强材料，采用溶媒浇铸/粒子滤取的方法制备了三维、连通、微孔网状结构不含“界层结构”的CPP/PLLA复合组织工程多孔支架，并研究了其物理、力学性能和降解性能；采用热压成型/溶媒浇铸/粒子滤取技术相结合的方法制备了含“界层结构”的关节骨软骨组织工程仿生一体化支架，并研究了一体化支架的物理、力学性能及降解性能。
　　本研究主要内容包括：⑴当n(Ca)/n(P)=1.67、陈化温度为150℃、陈化时间为5h时，CaCO3和CaHPO4·2H2O体系更容易简单、有效地制得六棱柱状HAP；在相同条件下，随着陈化时间的延长、陈化温度的升高，衍射峰愈加明显，羟基磷灰石的晶形更趋于完整；SA改性后的HAP（SA-HAP）比PEG改性后的HAP（PEG-HAP）分散性好，同样，SA-HAP在PLLA中的分散性也较好；⑵所制得的三维、连通、微孔结构的支架实际测得的孔隙率及密度与设计值均有一定误差，并且随着孔隙率的增大，支架的压缩模量减小，其密度也随着减小；在降解的前6周，支架的重量变化较大，降解率较大，而在降解6周以后，降解率下降，在降解后期，降解液明显偏酸性；⑶制得的含“界层结构”关节骨软骨复合组织工程仿生一体化支架中，上下两层仍具有三维网状、连通、微孔结构，正是这种相互连通的结构，才可以保证细胞和组织的形成、生长，而中间密实层则可以起到负重的作用；⑷通过测试一体化多孔支架的物理、力学性能，得知一体化多孔支架的密度d=0.09g/cm3、平均孔隙率ε=40％，一体化支架的压缩模量为E=434.249MPa，均满足关节骨软骨对组织工程支架物理、力学性能的要求；⑸在一体化支架的降解过程中，0-6周时降解速度较快，6周以后，一体化支架的重量变化较小，降解速度变缓；降解液在降解后期明显偏酸性，可通过加入适量羟基磷灰石来稳定模拟体液的pH值。

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1绪论

1.1 组织工程

1.2 骨软骨组织工程支架

1.3 骨软骨组织工程支架材料

1.4 骨软骨组织工程支架的制备工艺

1.5 关节骨软骨支架研究存在的问题

1.6 本文研究内容

2纳米羟基磷灰石的合成及表面改性

2.1 引言

2.2实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

3 不含“界层结构”复合组织工程支架的制备及性能研究

3.1 引言

3.2实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

4 含“界层结构”关节骨软骨复合组织工程仿生一体化支架的制备及性能研究

4.1 引言

4.2一体化支架成型模具及真空热压罐体的设计

4.3实验部分

4.4 结果与讨论

4.5 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果