骨組織工程網化生物陶瓷支架制備及性能優(yōu)化.pdf

1、網化生物陶瓷支架由于良好的三維貫通結構和骨傳導性，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組織的生長，在組織工程支架領域已經得到非常廣泛的應用。但是由于陶瓷的脆性，其力學性能一直無法滿足體內承力部位植入的需要，大大限制了它的臨床應用。因此，改善網化生物陶瓷支架的力學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，然后對網化支架進

2、行力學和生物學性能的優(yōu)化。分別采用熱等靜壓和聚合物浸涂法改善支架力學性能；同時，為了改善網化支架的生物學性能，利用仿生礦化技術，對網化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，達到了多孔結構網化目的，同時具有更高的力學性能，并系統(tǒng)考察了造孔顆粒大小等因素對支架力學性能的影響。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)地研究了網化HA支架的性能。獲得的主要結論如下： 1．采用有機泡沫浸漬法成功地制備了網化羥基磷灰石(HA)陶瓷支架，研究了不同顆粒形態(tài)的HA粉體對網化HA陶瓷支架力學強度的影響，實驗結果表明：球形HA粉體所制備的網化陶瓷具有最佳的燒結性能和力學性能，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，因此最終燒結的網化支架的骨架最厚。 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化HA陶瓷支架的力學性能，研究了不同方法改善支架力學性能的機理，實驗結果表明：1)三種方法均能有效地改善網化HA陶瓷支架的力學性能，采用聚合物涂覆法對支架的力學性能改善更明顯；2)熱等靜壓法對支架力學性能的改善是因為在二次燒結過程中，晶粒進一步致密化，使支架內部的微孔和微裂紋明顯減少；3)網化HA陶瓷支架涂覆聚己內酯(PC

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

6、SCPS)中仿生礦化，成功在HA/PCL復合支架表面修飾具有片層狀結構的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馗纳茝秃现Ъ艿纳锘钚?，在SBF中仿生礦化7天和14天后支架表面出現納米網狀結構的Ca-P涂層，添加CaSO4的復合支架的生物活性更好；SBF的濃度會影響仿生礦化Ca-P涂層的微觀結構，在1倍SBF中Ca-P涂層呈納米網狀結構，在1．5倍SBF中呈片層狀結構。 4．采用擠壓法