水响应形状记忆组织工程支架的设计制备与表征

摘要

目前，对于形状记忆聚合物的研究越来越引起人们的关注，尤其是针对某些特殊功能的形状记忆聚合物的研究更是层出不穷。同时组织工程领域的研究也日益兴起，组织工程的核心是组织工程支架的制备与设计。具有形状记忆功能的组织工程支架在微创手术等领域展示出良好的应用前景，尤其是针对水响应的形状记忆组织工程支架更加具有实际应用价值。本论文设计制备出一系列具有水响应形状记忆效果的组织工程支架，系统地表征了它们的性能，并考察了它们和细胞的相互作用。具体的研究内容包括：
　　（1）羟基化聚酯，聚富马酸辛二环氧（PFOE）的设计、合成和性能测试。首先基于近年来我们发展的酸诱导环氧开环反应，一步合成了主链上具有两个羟基的聚酯PFOE。通过核磁（1H NMR）、全反射红外光谱（ATR-FTIR）、凝胶渗透色谱（GPC）、对水的接触角、热失重分析（TGA）、示差扫描量热分析（DSC）以及心肌细胞相容性实验表征了材料的结构、理化性质和细胞相容性。
　　（2）PFOE水响应形状记忆组织工程支架的制备与性能表征。基于前面合成的PFOE，我们通过盐析法将其加工成组织工程支架，考察了不同交联时间对对支架性能的影响。通过全反射红外光谱（ATR-FTIR）对其结构进行了分析，通过热失重分析（TGA）、示差扫描量热分析（DSC）分析了不同交联时间下支架的热学性能。接着通过材料万能力学试验机测试了支架在干燥状态和湿态下的力学性能，PFOE支架在湿态下为可以循环压缩的弹性体，而在干态下是形变无法回复的塑性体，从力学角度揭示了PFOE支架具有水响应形状回复效应的原因。随后测定了支架的孔隙率并通过扫描电子显微镜（SEM）对其微观形态进行了表征。进而研究了支架吸水膨胀率以及其对水响应的形状记忆效应，结果表明PFOE支架在干燥状态下能够很好地保持临时形状，能够在水中完全回复到初始形状，用SEM照片考察了期间支架的微观形貌变化。最后研究了支架的体外降解性能。
　　本文设计制备了新的生物相容的具有水响应形状记忆效应的组织工程支架，同时支架带有可修饰的羟基，可以引入更多的功能性基团获得一系列生物活性的功能化智能支架，为再生医学等生物医学领域提供了新材料。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2形状记忆聚合物的概述

1.2.1 形状记忆聚合物的机理

1.2.2 形状记忆聚合物的结构

1.2.3 形状记忆聚合物的激发方式

1.3水响应形状记忆聚合物的研究进展

1.4形状记忆聚合物在生物医疗上的应用

1.5组织工程支架的介绍

1.6形状记忆组织工程支架的研究进展

1.7本课题的研究意义及设计思路

第二章 PFOE的合成与表征

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验药品

2.2.2 PFOE的制备

2.2.3 PFOE的结构表征与性能测试

2.2.4 PFOE的热学性能测试

2.2.5 PFOE对水接触角的测试

2.2.6 PFOE的细胞相容性实验

2.3 结果与讨论

2.3.1 PFOE的合成

2.3.2 PFOE的结构表征

2.3.3 PFOE热学性能的表征

2.3.4 PFOE对水接触角测试

2.3.5 PFOE的细胞相容性表征

2.4 本章小结

第三章 PFOE支架的制备及表征

3.1引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验药品

3.2.2 PFOE多孔支架的制备

3.2.3 PFOE支架的结构表征

3.2.4 PFOE支架的热学性能测试

3.2.5 PFOE支架的力学性能表征

3.2.6 PFOE支架的孔隙率及形态表征

3.2.7 PFOE支架的溶胀率及形状回复效果表征

3.2.8 PFOE支架的体外降解性能测试

3.3 结果与讨论

3.3.1 PFOE多孔支架的制备

3.3.2 PFOE多孔支架的结构表征

3.3.3 PFOE支架的热学性能表征

3.3.4 PFOE多孔支架的力学性能表征

3.3.5 PFOE多孔支架的孔隙率及微观结构的表征

3.3.6 PFOE多孔支架溶胀率及形状回复效果的表征

3.3.7 PFOE支架的体外降解性能表征

3.4 本章小结

第四章 结论及展望

参考文献

致谢