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《浙江大学》 2004年
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相分离法制备骨组织工程用CP/PLLA复合支架及性能表征

章蓉  
【摘要】: 聚乳酸PLLA是组织工程中常用的支架备选材料,具有很好的生物相容性。它在体内降解生成乳酸,是糖的代谢产物,有较好的力学性能,非常适合用作组织工程支架材料。但是聚乳酸不具备良好的细胞亲和性能,并且聚乳酸在体内降解速率过快,从而导致力学性能变差,pH值降低,过度酸性环境引发无菌性炎症。 钙磷酸盐如磷酸三钙具有骨诱导性,在体内有较大的溶解度,易发生水化作用,并通过体液的侵蚀和细胞的吞噬作用被机体部分或完全吸收而被取代,不同晶型的钙磷酸盐在体内的降解速率不同,可调整材料的降解速率。但磷酸钙多孔陶瓷材料脆性大,在生理环境中的疲劳与破坏强度不高,尤其在湿环境下断裂韧性很低,不能制得满足组织工程要求的高孔隙率,力学性能较高的支架材料。 将钙磷酸盐(CP)和聚乳酸复合制备多孔材料则可满足骨组织工程的要求。用钙磷酸盐增强PLLA,可得到大幅度提高PLLA的初始强度,增加PLLA的力学相容性和骨诱导性。同时磷酸钙降解后溶液呈碱性,可以中和聚合物降解的酸性产物,稳定pH值,防止PLLA降解过快造成的无菌性炎症的出现。添加降解速率不同的钙磷酸盐陶瓷颗粒并对其含量进行控制,可调节复合支架的降解速率,满足不同骨缺损部位对材料降解速率要求的差异。 相分离法是制备多孔材料的常用方法。该方法较其他制备多孔材料的特点是可以得到三维连通的材料,工艺较为简单,但相分离法一般得到的多孔材料的孔径较小(20μm左右),而骨组织工程用的多孔支架材料需要的孔径在50μm以上,最好在100~300μm之间。 本文采用表面活性剂Pluronic F127(PF127)作为扩孔剂,在聚乳酸溶液中分别添加降解速率较快的无定形钙磷盐ACP或降解较慢的晶相的α-磷酸三钙(α-TCP),α/β-磷酸三钙(α/β-TCP),以及β-磷酸三钙(β-TCP),通过相分离法制备骨组织工程所需的支架材料。具体结果如下: 浙江大学硕士学位论文 在单纯的聚乳酸以及钙磷酸盐/聚乳酸复合体系的相分离过程中,PF127的 PPO链段对PLLA链段有聚集作用,促进相分离过程,在不同溶剂中分别可得到 孔径在50一300林m的较大的圆孔和有序度为400一1000林m的梯状孔,孔隙率为 80%~93%。同时PFI 27存在PLLA的表面,使PLLA的疏水表面变为亲水表面。 圆孔和梯状结构两种不同孔形貌可以通过调节溶剂的极性获得。当采用混合 极性溶剂(含水)时,得到圆孔结构的复合材料,钙磷酸盐颗粒受到溶剂中极性较 强水的作用,颗粒以较大的尺寸10一15林m团聚在PLLA的孔壁上。溶剂为极性 较小的纯1,4一二氧六环时,材料具有梯状的孔结构,钙磷酸盐镶嵌在PLLA孔壁 中,与PLA结合情况较好,分散均匀,尺寸在1一5林m。 复合后材料的抗压缩强度和弹性模量较纯PLLA支架有所提高,梯状结构的 材料力学性能优于圆孔结构的材料。生物学性能实验表明复合多孔材料具有很好 的生物活性,并能够在体内降解,没有无菌性炎症的发生。 本工作通过相分离法制备了高孔隙率(80吩93%),孔径在50一300娜钙磷酸 盐和聚乳酸复合的多孔材料。添加PF127作为扩孔剂,有效的扩大了材料的孔 径,并改善了聚乳酸的疏水性。制备过程中对钙磷酸盐颗粒种类,添加量,聚乳 酸浓度,溶剂配比进行有效调控,可得到不同孔结构特征和降解速率可调的多孔 材料。复合后材料的力学性能较纯PLLA支架有所提高,并表现出较好的生物活 性。这些实验结果对研制出具有高生物活性,力学性能合适,降解速率可调的骨 组织工程用支架材料,无论在理论上还是在实际应用中都有着重要的作用。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TB33

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