基于快速成形和冷冻干燥技术制备β-磷酸三钙骨组织工程支架

摘要

背景:利用先进的制造技术和各种生物材料可构造具有良好生物相容性、可降解性与一定外形及具有合理三维内部结构的支架,这种崭新的医学与工程技术相结合的方法,越来越多地应用到大段骨缺损研究中。目的:应用快速成形技术和冷冻干燥工艺制备多孔β-磷酸三钙,评价其结构性能并分析结构影响因素。设计、时间及地点:对比观察实验,于2008-05/08在上海大学快速制造中心实验室完成。材料:β-磷酸三钙浆料由上海组织工程研究与发展中心提供。方法:应用CAD软件设计具有圆柱形内腔的组合式负型,将负型三维CAD数据进行快速成形前处理后导入到FDM成形机加工,获得负型的实物模型。负型组装后,充填β-磷酸三钙浆料,经冷冻、干燥及高温焙烧制备最终的生物陶瓷支架。主要观察指标:①应用X射线衍射技术进行物相分析。②扫描电镜观察不同浓度浆料和不同预冻温度制备支架截面的微观形貌。③计算不同浓度浆料和不同预冻温度制备支架的孔隙率。结果:①X射线衍射曲线显示制备β-磷酸三钙支架与标准β-磷酸三钙的特征衍射峰位置基本一致。②扫描电镜显示支架内部的孔隙分布沿径向呈梯度结构,边缘地带孔径为10～30μm,内部孔径为100～300μm。③浆料质量浓度低,支架孔隙小、分布均匀、孔隙率高;预冻温度低,支架孔隙小。结论:通过冷冻干燥技术结合快速成形技术可以得到具备精确外形和良好孔隙结构的骨支架。